在学术界、工业界和商业领域中，存在多种高性能计算的使用案例。
媒体和娱乐
高性能集群提供所需的计算能力，用于渲染视频和 3D 图形、以高清画质直播活动，以及处理 CGI。HPC 集群使媒体企业能够缩短制作周期、加快视频编码速度，并削减制作过程中的成本。
医疗保健和基因组学
医疗保健行业广泛运用 HPC，包括基因组测序、蛋白质结构预测乃至药物研发项目。在 HPC 集群上运行的人工智能模型，可进一步助力药物研发和药物采用。
在医院中，高性能计算与人工智能软件协同工作，帮助在影像扫描中识别疾病，制定个性化医疗计划，以及优化病历管理。
政府和国防
高性能计算作为一项支持性技术，为多种国防解决方案提供资源支持，例如密码学、实时监控、情报分析以及威胁检测。访问可扩展的资源系统有助于确保政府具备执行国家安全举措、军事模拟等任务所需的计算能力。
气候建模
模拟流体系统在地球表面的流动过程，无论是生成天气预报还是生成气候数据，都需要同时处理海量数据。HPS 提供快速吸收和处理数据所需的计算能力，助力预测自然灾害、监测天气系统及预报长期气候变化的机构获取见解。
金融服务
对冲基金、保险机构和银行等金融服务机构，利用 HPC 处理数据，以运行预测模型、评估信用风险和优化投资组合。HPC 提供的计算能力通过实时见解改进数据分析。
汽车行业
高性能计算是汽车行业中计算流体动力学、材料测试和碰撞模拟测试的关键技术。HPC 提供快速原型制作和实时优化设计，同时助力模拟工厂工作流程。HPC 也是自动驾驶汽车和基于计算机视觉的实时决策的核心技术。
网络安全
高性能计算使网络管理员能够分析流量，在异常情况和潜在危险发生前检测异常和识别潜在威胁。HPC 还为加密、全系统评测以及实时威胁消除提供计算资源。