Für medizinische Zwecke wird Hyaluronsäure zur Wundheilung in Form von Wundauflagen in Folienform verwendet, welche durch die Schaffung eines feuchten Milieus in der Wunde die Wundheilung fördern können. Es wird bei chirurgischen Eingriffen am Auge (z. B. durch Injektion in das Auge, um dessen Form zu erhalten) und in Augentropfen und künstlichen Tränen zur Linderung von trockenen Augen verwendet. Ein weiterer Bereich der Medizin, in dem Hyaluronsäure eingesetzt wird, ist die Behandlung von Arthritis und Arthrose – insbesondere in den Knien. Die Injektion von Hyaluronsäurelösung in das Kniegelenk kann Schmerzen lindern. Für die schmerzlindernde Wirkung sind wahrscheinlich mehrere Wirkmechanismen verantwortlich. So fördert Hyaluronsäure nachweislich die Synthese von Bestandteilen der Knorpelmatrix, die bei Arthrose abgebaut wird, hemmt deren Abbau und lindert Entzündungen – und sorgt darüber hinaus für eine stoßdämpfende Wirkung und Feuchtigkeit im Gelenk. Bei Arthrose ist in der Regel ebenfalls weniger Hyaluronsäure im Gelenk vorhanden, sodass die Injektion einen Teil des verlorenen Anteils ersetzt. Hyaluronsäure wird jedoch, wie beschrieben, relativ schnell abgebaut. Hyaluronsäure mit Querverbindungen ist stabiler und kann etwas länger halten als die völlig natürliche. Interessanterweise hält die schmerzlindernde Wirkung der Hyaluronsäureinjektion jedoch länger an als die Hyaluronsäuremoleküle selbst im Gewebe bleiben – möglicherweise aufgrund einer Stimulation der Hyaluronsäurebildung und einer entzündungshemmenden Wirkung. Ein weiterer interessanter Bereich der Medizin ist, dass Hyaluronsäure verwendet werden kann, um Medikamente gezielt an der richtigen Stelle im Körper einzusetzen – zum Beispiel bei der Krebsbehandlung. Und schließlich können Abbauprodukte der Hyaluronsäure als Biomarker für bestimmte Krankheiten im Frühstadium verwendet werden.

In der kosmetischen Chirurgie wird Hyaluronsäure als Filler verwendet, d. h. es wird Hyaluronsäure (eventuell durch Querverbindungen oder auf andere Weise stabilisiert) in die Haut injiziert, um Falten aufzufüllen und zu glätten. Die Wirkung hält in der Regel etwa ½ bis 1½ Jahre an, und es handelt sich im Allgemeinen um eine sehr sichere Behandlung. Die häufigsten Nebenwirkungen sind Schmerzen, Rötungen und Juckreiz.

Hyaluronsäure wird auch in Nahrungsergänzungsmitteln verwendet, für die eine gewisse, aber nicht sehr starke Evidenz für die Wirksamkeit gegen Arthrose festgestellt wurde. Es zeigt sich jedoch, dass oral eingenommene Hyaluronsäure aufgenommen und im Körper verteilt wird.

In der Kosmetik ist Hyaluronsäure ein begehrter Inhaltsstoff – vor allem wegen ihrer feuchtigkeitsspendenden Eigenschaften. Feuchtigkeit ist ein sehr grundlegender Bestandteil der Haut und oft Teil der Lösung, um eine schöne und funktionsfähige Haut zu erhalten – und um eine Reihe von Hautproblemen zu lindern. Wie bei den anderen Einsatzbereichen ist die Molekülgröße von Hyaluronsäure für deren Eigenschaften in Bezug auf die Haut wesentlich. Hyaluronsäure mit einem hohen Molekulargewicht dringt im Allgemeinen nicht in die Haut ein, sondern legt sich wie ein Schutzfilm über die Haut – und spendet auf diese Weise Feuchtigkeit. Hyaluronsäure mit einem niedrigen Molekulargewicht kann leichter ein wenig in die Haut eindringen und dort Feuchtigkeit binden. Es wurden bereits sehr zahlreiche Studien mit Hyaluronsäure in Kosmetika durchgeführt. So zeigte eine Studie, dass 0,1 % niedermolekulare Hyaluronsäure (50–130 kDa) besser in der Lage war, Falten um die Augen zu reduzieren und die Hydratation und Elastizität der Haut zu verbessern, während Hyaluronsäure mit einem höheren Molekulargewicht im Allgemeinen ähnliche positive Auswirkungen hatte, wenn auch in etwas geringerem Maße.

Die Konzentration von Hyaluronsäure in Kosmetika liegt in der Regel unter 1 %. Zusätzlich zu ihrer Wirkung auf die Haut hat sie auch eine verdickende und feuchtigkeitsspendende Wirkung im Produkt selbst. Für Kosmetika wird hauptsächlich Natriumhyaluronat verwendet.