สารละลายสมีเซียม (Sm solution) มีการใช้งานในหลายด้าน โดยเฉพาะในอุตสาหกรรมวัสดุขั้นสูงและเทคโนโลยีแสง เช่น ใช้เป็นสารเติมแต่งในแก้วพิเศษที่มีคุณสมบัติดูดซับแสงอินฟราเรด ซึ่งเหมาะสำหรับเลนส์กล้องหรืออุปกรณ์ออปติคัลที่ต้องการควบคุมความร้อนจากแสง นอกจากนี้ สารละลายสมีเซียมยังใช้ในกระบวนการผลิตวัสดุเรืองแสง (phosphors) ที่ใช้ในหลอดไฟพิเศษ หรือจอแสดงผลบางประเภท โดยเฉพาะที่ต้องการแสงสีแดงหรือสีส้มที่มีความบริสุทธิ์สูง ในงานวิจัยด้านแม่เหล็ก สมีเซียมถูกใช้ร่วมกับโลหะหายากอื่น ๆ เพื่อสร้างแม่เหล็กประสิทธิภาพสูงที่ทนต่ออุณหภูมิสูง รวมถึงมีการนำไปใช้ในเซ็นเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เฉพาะทาง ในทางการแพทย์ สารประกอบของสมีเซียม เช่น แซมเรียม-153 ใช้ในการรักษาผู้ป่วยมะเร็งกระดูกที่มีการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็ง โดยช่วยบรรเทาอาการปวดจากเนื้องอกที่อยู่ในกระดูก