与其他高质量可充电电池技术（镍镉或镍氢）相比，锂离子电池具有许多优势。它们具有当今所有电池技术中最高的能量密度之一（100-265 Wh/kg 或 250-670 Wh/L）。此外，锂离子电池可提供高达 3.6 伏的电压，比 Ni-Cd 或 Ni-MH 等技术高 3 倍。这意味着它们可以为高功率应用提供大量电流，而锂离子电池的维护成本也相对较低，并且不需要定期循环来维持电池寿命。锂离子电池没有记忆效应，这是一种有害过程，重复的局部放电/充电循环会导致电池“记住”较低的容量。这是优于显示这种效应的 Ni-Cd 和 Ni-MH 的优势。锂离子电池的自放电率也很低，约为每月 1.5-2%。它们不含有毒的镉，这使得它们比镍镉电池更容易处理。
由于这些优势，锂离子电池已取代镍镉电池成为便携式电子设备（如智能手机和笔记本电脑）的市场领导者。锂离子电池还用于为某些航空航天应用的电气系统供电，尤其是在新型且更环保的波音 787 中，重量是一个重要的成本因素。从清洁能源的角度来看，锂离子技术的大部分前景来自其在电池驱动汽车中的潜在应用。目前，最畅销的电动汽车 Nissan Leaf 和 Tesla Model S 都使用锂离子电池作为主要燃料来源。
