Le nitinol est utilisé dans de nombreuses applications militaires et aérospatiales, en particulier là où les matériaux classiques atteignent leurs limites. On peut citer notamment les structures adaptatives dans les drones et les missiles, les actionneurs et vannes à commande thermique, les systèmes d'amortissement des vibrations et des chocs, les micro-actionneurs miniaturisés ainsi que les mécanismes de séparation fiables utilisés dans la technologie satellitaire. Ces applications bénéficient directement de propriétés uniques telles que l’effet de mémoire de forme et la superélasticité.