W porównaniu z innymi akumulatorami, baterie litowo-jonowe mają wiele zalet i szeroki zakres zastosowań.
Akumulatory litowo-jonowe przede wszystkim mają stosunkowo niski wskaźnik samorozładowania. Samorozładowanie jest naturalnym, nieodwracalnym zjawiskiem dla akumulatorów, w których reakcje chemiczne wewnątrz akumulatorów zmniejszają ich pojemność, nawet gdy akumulator nie jest używany. Szybkość samorozładowania akumulatorów litowo-jonowych osiąga wartość szczytową około 5 procent w ciągu pierwszych 24 godzin po naładowaniu akumulatora, a następnie zmniejsza się do 2 procent miesięcznie. Dla porównania akumulatory niklowe tracą około 10 do 15 procent pojemności po naładowaniu i kolejne tyle miesięcznie. Akumulatory litowo-jonowe nie zawierają również toksycznego kadmu, co ułatwia ich utylizację. Takie baterie to doskonały potencjał dla jeszcze wyższych pojemności. Nie wymagają przedłużonego ładowania, gdy są nowe, do prawidłowego działania wystarczy jedno regularne ładowanie. Nie jest wymagane okresowe rozładowanie baterii litowo-jonowych, nie ma również pamięci. Akumulatory litowo-jonowe są również używane do zasilania układów elektrycznych w niektórych zastosowaniach lotniczych, szczególnie w nowej i bardziej przyjaznej dla środowiska technologii, gdzie waga jest istotnym czynnikiem kosztowym.
Ogniwa specjalne mogą zapewniać bardzo wysoki prąd do aplikacji takich jak elektronarzędzia.
Ze względu na te zalety akumulator litowo-jonowy zastąpił akumulatory niklowo-kadmowe jako lidera na rynku do zastosowania w przenośnych urządzeniach elektronicznych, takich jak smartfony i laptopy. Z punktu widzenia czystej energii wiele obietnic technologii litowo-jonowej wynika z ich potencjalnych zastosowań w samochodach zasilanych akumulatorami. Obecnie wiele modeli samochodów elektrycznych, przykładowo Nissan Leaf i Tesla Model S, wykorzystują akumulatory litowo-jonowe jako główne źródło zasilania. Baterie litowo-jonowe są ładowalne i zasilają laptopy, telefony komórkowe, smartfony i kamery i inne urządzenia elektroniczne.