关键技术领域分为三个方面：
(1)电网运行与管理方面。这方面技术包括实时监测、快速仿真与建模、输配电自动化、需求侧响应、集成通信技术、先进大容量导线、决策支持与人机接口技术、电网运行控制技术与信息融合等;
(2)分布式能源方面。主要包括分布式发电互联与储能技术集成两方面。其中，储能技术方面，石墨-酸性电池组应用较为普遍，钠硫电池已经可以商用，而潮流可逆的电池组正在研发和实证中。一些超导储能(将能量储存于超导线圈中)单元也正在运行中，而小规模的飞轮已经出现在定点后备系统中。
(3)用户管理方面。主要包括四个方面的研究工作：智能表计，每时每刻对电能使用进行数字化记录，并通过网络上报;智能建筑和设备，可在电网处于较大压力下时主动减少用电需求;用户电压自动调节，通过将调节单放置于用户侧，将电压调节至恰好能够满足需求的基本水平，在节省电能的同时延长电器寿命;用户门户，使得用户可以通过其接入电力系统，从而能参与电力市场交易，提供反馈信息并采取行动以响应系统的变化。
2006年10月，美国圣迭戈(SanDiego)法学院能源策略研究中心在全美地区，完成了一项对智能电网概念进行实践的研究。在对圣迭戈地区电网进行初步分析基础上，研究实施智能电网技术的技术可行性及成本效益估算。图中给出的是圣迭戈的智能电网研究步骤。
项目组分析了圣迭戈天然气发电现状、输配电基础设施、通信及相关的政策和市场结构，结合经济和技术发展，认为随着环保限制日益严格，该地区将会建立越来越多的私有发电系统，如光伏发电系统;对电网供电可靠性和电能质量的要求将显著提高，必须进行通信系统、先进的网络系统和技术、输电导线制造技术的研究，并安装新型的数据采集装置。
在成本利润分析方面，项目组提出了13项改进措施，并估计在20年后将给公共事业带来14亿美元的回报，而总投资额只需要4.90亿美元。
2008年3月12日，美国科罗拉多州爱科塞尔能源公司(Xcel)宣布投资1亿美元将科罗拉多州的Boulder市建成全美第一个智能电网城市(SmartGridCity)。
Boulder位于科罗拉多州首府丹佛西北40公里，是一个只有9万多人口的小城，面积65.7平方公里。项目实施过程中在城市里建立了新的电能测量系统，不仅可以测量用电，还可以将信息实时、高速、双向地与电网互联;升级电网来支持独立的发电和储电设备接入，如家用太阳能电池板、电池、风力涡轮机和混合动力车等设备;安装了2万5千只新的智能电能表，方便用户根据实时电价合理安排电器使用。城市中很多交通工具使用电力能源，而风能、水能和太阳能等清洁能源发电也可以通过智能电网输送;通过对变压器的及时监控，自建成到2009年9月，已经成功避免了4次长停电事故的发生。
除美国之外，还有德国、日本等其他国家亦在这方面有应用。
德国制定了“E—Energy”计划，总投资1亿4千万欧元，2009年至2012年4年时间内，在全国6个地点进行智能电网实证实验。同时还进行风力发电和电动汽车实证实验，并对互联网管理电力消费进行检测。德国西门子、SAP及瑞士ABB等大企业均参与了这一计划。
日本计划在2030年全部普及智能电网，同时官民一体全力推动在海外建设智能电网。在蓄电池领域，日本企业的全球市场占有率目标是力争达到50%，获得约10万亿日元的市场。日本经济产业省已经成立“关于下一代能源系统国际标准化研究会”，日美已确立在冲绳和夏威夷进行智能电网共同实验的项目
2.国内应用。
中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信、信息和控制技术，构建以信息化、自动化、互动化为特征的统一“坚强智能电网”。根据国家电网公司计划，智能电网在中国的发展分三个阶段逐步推进：2009年-2010年是规划试点阶段;2011年-2015年是全面建设阶段;2016年-2020年是引领提升阶段，将全面建成统一的“坚强智能电网”，技术和装备达到国际先进水平。
一个目标：国家电网公司在认真分析世界电网发展的新趋势和中国国情基础上，紧密结合中国能源供应的新形势和用电服务的新需求，提出了立足自主创新，以统一规划、统一标准、统一建设为原则，建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，具有信息化、自动化、互动化特征的统一坚强智能电网的发展目标。
