Tankoslojni premazi izrađeni su od dielektričnih, metalnih i oksidnih spojeva koji se obično koriste u industriji poluvodiča, u vojsci i u primjenama optičkih uređaja. Proizvodni procesi obično uključuju fizičko taloženje parom, kao što je taloženje raspršivanjem, ili kemijsko taloženje pare gdje se kemijske reakcije i visokoenergetska plazma koriste za taloženje filma. Premazi klasificirani kao tanki filmovi općenito se smatraju debljinom od najviše jedan mikron ili 1,000 nanometara i mogu biti feromagnetski, keramički ili neke razine vodljivog ili izolacijskog materijala.
Optički premazi jedno su od glavnih područja proizvodnje tankoslojnih premaza i pružaju važne namjene kao što su laserski filtri i zaštita očiju za lasersku kirurgiju u medicini. Antirefleksni premazi naširoko se koriste u lećama koje se nalaze u fotoaparatima, teleskopima i digitalnim video diskovima (DVD) playerima kako bi se smanjila normalna refleksija svjetlosti koja bi umanjila performanse takve opreme. Neki tankoslojni premazi u području optike također su višeslojni kako bi na različite načine stupali u interakciju s različitim valnim duljinama svjetlosti, a koriste se u računalnim monitorima, naočalama s reflektirajućim i antireflektivnim svojstvima i televizijskim kamerama. Reflektirajuće optičke prevlake su zrcalne i obično su izrađene od aluminija, zlata ili srebra, gdje se koriste u fotokopirnim strojevima, skenerima crtičnog koda i industrijskim i vojnim laserima velike snage.
Keramički tanki filmovi koriste se za oblaganje reznih alata izloženih kemijskom i toplinskom stresu, u medicinskoj upotrebi zbog svojih inertnih kvaliteta i u mnogim drugim područjima. Podloge za litij-ionske baterije koje se sastoje od keramičkih tankoslojnih premaza koriste se u elektroničkoj industriji od 2011. godine, a usavršene su kroz više od desetljeća istraživanja u Nacionalnom laboratoriju Oak Ridge u SAD-u. Keramička baza za integrirani krug je platforma za implantirane baterije koje mogu raditi u širokom temperaturnom rasponu, od -4° do 284° Fahrenheita (-20° do 140° Celzijusa) i biti bilo kojeg oblika ili veličine, a to daje krugovi šire primjene od onih konvencionalnog dizajna. Njihova sposobnost da funkcioniraju na temperaturi do 536° Fahrenheita (280° Celzija) ako je potrebno, čini ih korisnim za senzore, pametne kartice i implantabilne medicinske uređaje, kao što su defibrilatori i neuralni stimulatori.
Solarne ćelije osjetljive na boje (DSSC) također se oslanjaju na taloženje tankog filma titanovog dioksida, TiO2, iako su obično debljine od 5 do 20 mikrona. Tehnologija uključuje kombinaciju tankoslojnih premaza od keramičkih, poluvodičkih i optičkih materijala, a dizajnirana je da traje 20 godina izloženosti sunčevoj svjetlosti. Solid-state dizajni za elektroniku ovih solarnih ćelija nude obećanje da će ih učiniti isplativijim i jednostavnijim za proizvodnju od standardnih solarnih ćelija na bazi silicija.