La principale application de la luminothérapie concerne la dépression saisonnière. Ce syndrome apparaît à l’approche de l’hiver, à mesure que diminue la clarté extérieure, et a un effet néfaste sur l’horloge biologique interne de certaines personnes. La luminothérapie est un traitement médical reconnu pour combattre la dépression saisonnière.

On emploie également la luminothérapie pour contrer d’autres symptômes pouvant être associés à un dérèglement de l’horloge biologique interne, comme les troubles du sommeil et le syndrome prémenstruel ou pour combattre les problèmes attribuables au décalage horaire ou au travail de nuit. Elle pourrait également être utile dans certains cas de dépression comme le post-partum (à la suite d’un accouchement) ou la dépression non saisonnière chez les personnes âgées.