Niektóre z rzeczywistych zastosowań współrzędnych biegunowych obejmują unikanie kolizji między statkami i innymi statkami lub naturalnymi przeszkodami, prowadzenie robotów przemysłowych w różnych zastosowaniach produkcyjnych i obliczanie przepływu wód gruntowych w promieniowo symetrycznych odwiertach. Współrzędne biegunowe może również służyć do określania najlepszych wzorców odbierania audio dla mikrofonów kardioidalnych. Obliczenia dotyczące nawigacji lotniczej, pól grawitacyjnych i anten radiowych są dodatkowymi zastosowaniami, w których wykorzystywane są współrzędne biegunowe.
Podobnie jak kartezjański układ osi X i Y, współrzędne biegunowe istnieją w dwuwymiarowej płaszczyźnie. Punkty na płaszczyźnie są określane przez ich kąt i odległość od stałego punktu, który jest nazywany biegunem. Odległość od bieguna nazywana jest promieniem lub współrzędną promieniową. Promień o stałym kierunku pochodzący z bieguna jest osią biegunową. Kąt jest określany jako azymut, kąt biegunowy lub współrzędna kątowa.
