Die Einsatzgebiete der Tonmineralogie sind vielfältig; sie umfassen einen weiten Bereich von Diageneseforschung an Ton- und Sandsteinen über Paläoklima-Untersuchungen in Seesedimenten bis hin zu materialspezifischen Themen wie der Optimierung von Lehmziegeln.

Im angewandten Bereich hat speziell die Erdölindustrie Interesse an diagenetischen Untersuchungen, etwa Mineralneubildungen im Porenraum von Sandsteinen. Die bei der Versenkung durch steigenden Druck und Temperatur  neugebildeten Mineralphasen werden mit sedimentpetrologischen Methoden untersucht und quantifitizert.