Õhukesed kilekatted on valmistatud dielektrilistest, metallilistest ja oksiidühenditest, mida tavaliselt kasutatakse pooljuhtide tööstuses, sõjaväes ja optiliste seadmete rakendustes. Tootmisprotsessid hõlmavad tavaliselt füüsilist aurustamist, näiteks pihustussademist või keemilist aurustamist, kus kile sadestamiseks kasutatakse keemilisi reaktsioone ja suure energiaga plasmat. Õhukeste kiledena klassifitseeritud kattekihte peetakse üldiselt maksimaalselt ühe mikroni ehk 1,000 nanomeetri paksuseks ning need võivad olla ferromagnetilised, keraamilised või teatud tasemel juhtivad või isoleerivad materjalid.
Optilised katted on üks peamisi õhukeste kilekatete tootmisvaldkondi ja pakuvad olulist kasutust, näiteks laserfiltrite ja silmade kaitse laserkirurgia jaoks meditsiinis. Peegeldusvastaseid katteid kasutatakse laialdaselt kaamerate, teleskoopide ja digitaalse videoplaadi (DVD) mängijate läätsedes, et vähendada tavalist valguse peegeldust, mis vähendaks selliste seadmete jõudlust. Mõned optikavaldkonna õhukesed kilekatted on ka mitmekihilised, et suhelda erineval viisil erinevate valguse lainepikkustega, ning neid kasutatakse arvutimonitorides, nii peegeldavate kui ka peegeldusvastaste omadustega prillides ja telekaamerates. Peegeldavad optilised katted on peeglitaolised ja tavaliselt valmistatud alumiiniumist, kullast või hõbedast, kus neid kasutatakse koopiamasinates, vöötkoodiskannerites ning tööstuslikes ja sõjalistes suure võimsusega laserites.
Keraamilisi õhukesi kilesid kasutatakse keemilise ja kuumakoormusega kokku puutunud lõikeriistade katmiseks, meditsiinis nende inertsete omaduste tõttu ja paljudes muudes valdkondades. Alates 2011. aastast kasutatakse elektroonikatööstuses liitiumioonakude substraate, mis koosnevad keraamilistest õhukeste kilekatetest, ning neid on täiustatud üle kümne aasta kestnud uuringute käigus USA Oak Ridge’i riiklikus laboris. Integraallülituse keraamiline alus on platvorm implanteeritud akudele, mis võivad töötada laias temperatuurivahemikus -4° kuni 284° Fahrenheiti (-20° kuni 140° Celsiuse järgi) ning olla mis tahes kuju või suurusega ning see annab vooluringid, mis on laiemad rakendused kui tavapärasel disainil. Nende võime vajadusel töötada temperatuuril kuni 536 ° Fahrenheiti (280 ° C), muudab need kasulikuks andurite, kiipkaartide ja siirdatavate meditsiiniseadmete, näiteks defibrillaatorite ja närvistimulaatorite jaoks.
Värvitundlikud päikesepatareid (DSSC) sõltuvad ka titaandioksiidi (TiO2) õhukese kile sadestusel, kuigi need on tavaliselt 5–20 mikronit paksused. Tehnoloogia hõlmab keraamiliste, pooljuht- ja optiliste materjalide õhukeste kilekatete kombinatsiooni ning on loodud vastu pidama 20 aastaks päikesevalguse käes. Nende päikesepatareide elektroonika tahkiskonstruktsioonid lubavad muuta need kulutõhusamaks ja lihtsamaks toota kui tavalised ränipõhised päikesepatareid.