在军事上，自由电子激光器可以成为强激光武器，是反洲际导弹的激光武器的主要潜在手段之一。自由电子激光器功率虽然强大，但由于其体积庞大，因此目前只适宜安装在地面上，供陆基激光器使用。在毫米波段，自由电子激光器是唯一有效的强相干信号源，在毫米波激光雷达、反隐形军事目标和激光致盲等研究中具有不可替代的重要应用价值。
自由电子激光发展趋势
(1)向短波方向发展 由于技术上的困难，目前建成的自由电子激光器主要工作在远红外与红外区。随着技术的不断发展，特别是加速器技术上的进步，FEL将不断向短波(真紫外、软x射线)方向推动。
(2)提高峰值功率及平均功率 这主要是出于军事目的(比如定向能武器和军事通信)。
(3)发展小型化专用装置及工业应用 目前，美国、日本等国的许多著名公司都在积极研究经济实用的专用FEL装置。
(4)提高功率转换效率 目前，FEL的能量转换效率还很低(10％一20％ )，因此，无论从科学实验、工业应用还是军事目的，都亟待提高总功率转换效率。最新研究表明，将射出的无用电子束送人减速装置回收其能量，回收率可达95％ 。自由电子激光从出现至今刚刚经历了20个年头，尚处于发展的初期阶段，技术还不成熟，但FEL性能上无可比拟的优点，越来越引起科学界、军事界、医学界的高度重视。已成为科学技术领域最活跃的领域之一。
