Tubos de ensaio são usados principalmente em laboratórios de ciência e medicina para fins de experimentação e teste. Eles vêm em vários tamanhos, mas geralmente comportam 200 mililitros ou menos, e têm a capacidade de armazenar pequenas amostras de materiais, bem como conter reações. Crianças pequenas frequentemente aprendem a experimentar usando tubos de ensaio em aulas de ciências e com conjuntos de química caseiros. Tubos de ensaio também podem ser usados para fins decorativos ou organizacionais em casa, escritório, ou para eventos como casamentos. Tubos de ensaio podem ser encontrados e comprados em qualquer lugar onde suprimentos de ciência são vendidos.
Tubos de ensaio são frequentemente usados em experimentos de laboratório para fins científicos. Usos comuns incluem titular compostos que precisam ser separados, centrifugar compostos, e testar a solubilidade de soluções. Reações químicas que podem ser examinadas em tubos de ensaio incluem combinar metais e ácidos para criar novos compostos ou usar uma solução para mudar as propriedades de um objeto colocado no tubo de ensaio. Eles podem ser usados para manter vários organismos vivos em experimentos biológicos, como mofo ou estacas de plantas. Tubos de ensaio são parte integral de um laboratório de ciência caseiro ou de pesquisa.
Laboratórios médicos usam tubos de ensaio para manter e examinar todos os tipos de fluidos e tecidos. Sangue, urina e matéria fecal são colocados em tubos de ensaio e testados para irregularidades. Muitos testes científicos podem ser realizados de uma perspectiva médica utilizando tubos de ensaio, como examinar os lipídios de um indivíduo, o que pode ser útil na determinação de doenças. O campo médico também usa tubos de ensaio para armazenar muitos tipos de amostras a fim de fazer testes futuros se necessário e para o estudo de genética em laboratórios de pesquisa.
Tubos de ensaio podem ser usados para decoração ou organização, mesmo que esse não seja seu propósito original. Tubos de ensaio podem ser colocados em um suporte, cheios com água, e usados como peça central para segurar flores. Podem ser pintados e fixados na parede para um vaso interessante para flores ou para segurar objetos. Podem ser usados para organizar temperos de cozinha a granel, pois simplesmente precisam ser enchidos, tampados e rotulados, e colocados em um suporte para fácil acesso na cozinha. Tubos de ensaio também podem ser usados para segurar doces ou outras guloseimas para convidados levarem para casa de festas ou casamentos.