同步电机主要作为发电机运行。现代社会中使用的交流电能，几乎全由同步发电机产生，包括火力发电厂和核电厂的汽轮发电机、水电站的水轮发电机等。电力系统中将多个发电厂的多台发电机并联运行，以提高电能品质、经济性和可靠性。目前无论汽轮发电机还是水轮发电机，单机容量均已超过100万kW。 在一些特殊的供电系统中，也广泛使用同步发电机，如柴油机拖动的中小型同步发电机，燃汽轮机为原动机的高速同步发电机、风力机为原动机的低速发电机等。同步电机作为电动机运行，主要驱动一些不要求调速的大功率生产机械，它的突出优点是可以通过调节励磁来改善电网的功率因数。它是调速电机中的一种。

    随着电力电子技术和微型计算机的迅速发展，正弦波三相永磁同步电动机、步进电斟机、磁阻电动机和直线永磁同步电动机等已成为高精度位置伺服系统等自动控制系统中的主要驱动设备之一。