Luteetiumoksiidi kasutatakse vilkuvate kristallide, keraamika, LED-pulbri, metallide jms jaoks.
See on laserkristallide jaoks oluline tooraine ning seda kasutatakse ka keraamikas, klaasis, fosforis ja laserites.
Luteetiumoksiidi kasutatakse ka katalüsaatoritena krakkimisel, alküülimisel, hüdrogeenimisel ja polümerisatsioonil.