Wysoka rozdzielczość spektralna MODIS pozwala na jednoczesną realizację badań z zakresu pokrycia terenu (np. kanały 1 i 2 stosowane są do liczenia wskaźnika NDVI), klimatologii (np. zakresy 2 i 6 pozwalają na prostą detekcję śniegu, kanał 6 na detekcję chmur Cirrus, kanały 31 i 32 na wyznaczanie temperatury powierzchni lądu i oceanu) i oceanografii (np. kanały 8-11 na parametryzacje chlorofilu). Dotychczas każdy z tych obszarów wymagał często odmiennego satelity, z których żaden nie przewyższał MODIS jakością danych.
Unikatowa cechą MODIS jest wysoka rozdzielczość spektralna w zakresie odpowiadającym absorpcji promieniowania przez dwutlenek węgla (11-15 um). Zlokalizowane w tym obszarze widma kanały 31-36 umożliwiają obliczenie pionowych profilów temperatury powietrza, do czego zazwyczaj wykorzystuje się hiperspektralne radiometry sondujące (sounders). MODIS jest tym samym przykładem sensora, który ze względu na charakterystykę spektralną, oferuje zarówno możliwości typowego skanera obrazującego (imager), jak i niektóre możliwości radiometru sondującego (sounder).