Việc sử dụng đường cong ROC cũng rất phổ biến.

Đường cong ROC dùng để đánh giá các kết quả của một dự đoán và ứng dụng đầu tiên của nó là cho việc nghiên cứu các hệ thống nhận diện trong việc phát hiện các tín hiệu radio khi có sự hiện diện của nhiễu vào thập niên 1940, sau sự kiến cuộc tấn công Trân Châu Cảng. Công trình nghiên cứu đầu tiên nhằm mục đích xác định lý do vì sao mà các "bộ hoạt động thu nhận" (receiver operators) của rađa của quân đội Mỹ lại bỏ qua tín hiệu của các máy bay Nhật.

Vào thập niên 1960 chúng bắt đầu được sử dụng trong lĩnh vực tâm vật lý (tiếng Anh:psychophysics), để ước định khả năng phát hiện của con người (và thường là của động vật) đối với các tín hiệu yếu. Chúng còn chứng tỏ cho thấy tính hữu hiệu trong việc đánh giá các kết quả của máy học, như việc đánh giá các động cơ tìm kiếm trên Internet. Chúng còn được sử dụng mạnh mẽ trong dịch tễ học (epidemiology) và nghiên cứu y khoa và thường được sử dụng trong điều trị bệnh dựa trên triệu chứng (dựa vào một loạt các triệu chứng để quyết định là một người có bệnh hay không).

Phương pháp dự đoán tốt nhất có thể sẽ cho ra đồ thị là một điểm ở góc trên bên trái của không gian ROC, ví dụ: 100% Độ nhạy (mọi true positives đều được tìm thấy) và 100% Đặc trưng (không có false positives nào cả). Bộ dự đoán ngẫu nhiên sẽ cho kết quả là một đường thẳng tạo một góc 45 độ với trục hoành, tính từ phía dưới bên trái đến phía trên bên phái: điều này là vì, khi ngưỡng tăng, sẽ có cùng số lượng true positives và false positives giảm đi.