Le nitrate de gadolinium est utilisé pour fabriquer du verre optique et un dopant pour les grenats de gadolinium yttrium qui ont des applications micro-ondes, également appliqués dans un catalyseur et des phosphores spéciaux.
Le nitrate de gadolinium est également utilisé pour fabriquer des phosphores verts pour les tubes TV couleur.
Il est utilisé dans de nombreuses applications d'assurance qualité, telles que les sources de ligne et les fantômes d'étalonnage.