Toplotni izmenjevalniki se pogosto uporabljajo v industrijski proizvodnji, na primer v naftni, kemični, lahki industriji, farmaciji in energetiki, za ogrevanje nizko-temperaturnih tekočin ali hlajenje visoko-temperaturnih tekočin ter za uparjanje tekočin v paro ali kondenzacijo pare v tekočine.
Toplotni izmenjevalnik je lahko ena sama enota opreme, kot je grelnik, hladilnik ali kondenzator; ali pa je lahko sestavni del procesne enote, kot je izmenjevalnik toplote v stolpu za sintezo amoniaka. Toplotni izmenjevalniki so ključna enota opreme v kemični proizvodnji. Statistični podatki kažejo, da tonaža izmenjevalnikov toplote predstavlja približno 20 % skupne tonaže celotne procesne opreme, v nekaterih primerih pa celo 30 %, kar poudarja njihov pomen.
