Gadoliininitraattia käytetään optisen lasin valmistukseen ja lisäaineena gadolinium-yttriumgranaateille, jotka soveltuvat mikroaaltouuniin, myös erikoiskatalyyteissä ja fosforeissa.
Gadoliininitraattia käytetään myös vihreän loisteaineen valmistukseen väritelevisioputkiin.
Sitä käytetään monissa laadunvarmistussovelluksissa, kuten linjalähteissä ja kalibrointifantomeissa.