Los diodos Zener se utilizan para la regulación de voltaje, como elementos de referencia, supresores de sobretensiones y en aplicaciones de conmutación y circuitos clipper. El voltaje de carga es igual al voltaje de ruptura VZ del diodo. La resistencia en serie limita la corriente a través del diodo y elimina el exceso de voltaje cuando el diodo está conduciendo.
Los diodos Zener se pueden utilizar para producir una salida de voltaje estabilizada con baja ondulación en condiciones de corriente de carga variables. Al pasar una pequeña corriente a través del diodo desde una fuente de voltaje, a través de una resistencia limitadora de corriente (RS) adecuada, el diodo Zener conducirá suficiente corriente para mantener una caída de voltaje de Vout. La función de un regulador de voltaje es proporcionar un voltaje de salida constante a una carga conectada en paralelo con él a pesar de las ondulaciones en el voltaje de suministro o las variaciones en la corriente de carga. Un diodo Zener continuará regulando su voltaje hasta que los diodos que mantienen la corriente caigan por debajo del valor de corriente mínimo en la región de ruptura inversa.