Der Begriff findet Anwendung in verschiedenen Fachgebieten, u.a. in der Chemie beim Ersetzen von Atomen, Atomgruppen oder Molekülen zur Schaffung neuer Stoffe und in der Medizin bei der Gabe von Hormonen und Blut.

In der Pharmazie bezeichnet Substitution den Austausch eines Medikaments mit einem anderen, unter Beibehalten des Wirkstoffs und der Dosierung. Insbesondere durch die Gesundheitsreform ist der Apotheker angehalten bei Patienten in der gesetzlichen Krankenversicherung teure Arzneimittel durch günstigere Präparate zu substituieren (sog. aut idem-Regel). Der Arzt kann eine Substitution durch einen entsprechenden Vermerk auf dem Rezept verbieten.

In der Genetik bezeichnet er den Austausch von Basen eines Gens.

In der Mathematik ist die Substitution: