Die am weitesten verbreitete industrielle Anwendung von KrF-Excimerlasern war die Tief-Ultraviolett-Photolithographie zur Herstellung von mikroelektronischen Bauelementen (d. H. Integrierten Halbleiterschaltungen oder „Chips“). Von den frühen 1960er Jahren bis Mitte der 1980er Jahre wurden Hg-Xe-Lampen für die Lithographie bei 436, 405 und 365 nm Wellenlängen verwendet. Da die Halbleiterindustrie jedoch sowohl eine feinere Auflösung (für dichtere und schnellere Chips) als auch einen höheren Produktionsdurchsatz (für niedrigere Kosten) benötigte, konnten die lampenbasierten Lithografiewerkzeuge die Anforderungen der Branche nicht mehr erfüllen. Diese Herausforderung wurde gemeistert, als 1982 in einer bahnbrechenden Entwicklung die Deep-UV-Excimer-Laserlithographie bei IBM von K. Jain demonstriert wurde. Mit phänomenalen Fortschritten in Ausrüstung und Technologie in den letzten zwei Jahrzehnten, moderne Halbleiter-Elektronik-Geräte hergestellt mit Excimer-Laser-Lithographie jetzt insgesamt mehr als $400 Milliarden in der jährlichen Produktion. Infolgedessen ist es die Ansicht der Halbleiterindustrie, dass die Excimer-Laserlithographie (mit KrF- und ArF-Lasern) ein entscheidender Faktor für die Vorhersagekraft des Mooreschen Gesetzes war. Aus einer noch breiteren wissenschaftlichen und technologischen Perspektive: seit der Erfindung des Lasers im Jahr 1960 wurde die Entwicklung der Excimer-Laserlithographie als einer der wichtigsten Meilensteine in der 50-jährigen Geschichte des Lasers hervorgehoben.
Der KrF-Laser war in der Forschungsgemeinschaft für Kernfusionsenergie bei Inertial-Confinement-Experimenten von Nutzen. Dieser Laser hat eine hohe Strahlgleichmäßigkeit, eine kurze Wellenlänge und die Eigenschaft einer einstellbaren Spotgröße.
1985 schloss das Los Alamos National Laboratory einen Testbrand eines experimentellen KrF-Lasers mit einem Energieniveau von 1,0 × 104 Joule ab. Die Laser-Plasma-Abteilung des Naval Research Laboratory hat einen KrF-Laser namens Nike-Laser fertiggestellt, der in einem 4-Nanosekunden-Puls etwa 4,5 × 103 Joule UV-Energie erzeugen kann. Kent A. Gerber war die treibende Kraft hinter diesem Projekt. Letzterer Laser wird in Laser-Confinement-Experimenten eingesetzt.
Dieser Laser wurde auch verwendet, um durch Bestrahlung mit kurzen Pulsen dieses Laserlichts eine weiche Röntgenemission aus einem Plasma zu erzeugen. Weitere wichtige Anwendungen sind die Manipulation verschiedener Materialien wie Kunststoff, Glas, Kristall, Verbundwerkstoffe und lebendes Gewebe. Das Licht dieses UV-Lasers wird stark von Lipiden, Nukleinsäuren und Proteinen absorbiert, was es für Anwendungen in der medizinischen Therapie und Chirurgie nützlich macht.
