La prima applicazione del metodo di microestrazione in fase solida è stata nella rilevazione di campioni ambientali. L'analisi dei campioni è ampiamente utilizzata per gli stati solidi (sedimenti, suolo, ecc.), liquidi (acqua potabile e acque reflue, ecc.) e gas (aria, profumi e gas di scarico, ecc.).
Le applicazioni nei campioni a stato solido includono la rilevazione di composti di butiltano nel fango di fondo, cloro organico e composti di nitro nel suolo e nei sedimenti, componenti detergenti di acidi grassi nei sedimenti come fango e la rilevazione di composti organici come benzene e loro alogeni nel fango, ecc.
Le applicazioni nel corpo idrico includono l'analisi di 1-nafnolo, 2, 4-dinitrofenolo e altri composti della serie benzene in campioni d'acqua ambientali, il rilevamento di metalli organici e altri ioni metallici inorganici come il propibrofosforo, la benzina, gli alcoli, lo stagno, l'arsenico, il piombo, i pesticidi di fosforo organico e di cloro organico, gli erbicidi, il metilmercurio, le sostanze amminiche, gli idrocarburi aromatici policiclici, i composti idrossili e gli alkani, gli idrocarburi grassi, gli alcoli, gli esteri e i composti aromatici volatili nelle acque reflue.
L'applicazione nei campioni gassosi comprende la rilevazione di sostanze aminiche e acidi grassi nei gas, nonché il loro utilizzo in combinazione con tubi di diffusione, viene utilizzato per la rilevazione di composti organici volatili (benzene, metilcicloesano, toluene, tetracloroetilene, benzene clorurato, etilbenzene, xilene, stirene, nonano, isopropilbenzene, ecc.) e per la rilevazione di composti idrocarburi del petrolio.

È usato per l'analisi dei composti volatili organici in aceto commestibile, composti aromatici benzoilici a Baijiu, contenuto di diclorvos a Baijiu, sapore di senape, composti aromatici volatili nei frutti, acidi organici volatili nelle patate, nitroanilina nel prosciutto affumicato e composti organici volatili nei girasoli.

L'analisi degli antistaminici nei fluidi corporei umani, così come la loro applicazione nella rilevazione del contenuto di docetaxel nel sangue e nelle urine, la rilevazione di alcuni alcaloidi e isomeri diclorobenzene nelle urine, la rilevazione di cianuri nel sangue, steroidi, fenazina e composti fenolici nel siero, la rilevazione di pesticidi organofosforici e composti benzenici nei fluidi corporei, la rilevazione di cannabinolo e corticosteroidi nella saliva e la rilevazione di componenti acetonici nel sistema respiratorio umano.