ใช้ในงานวิจัยด้านฟิสิกส์วัสดุ โดยเฉพาะในการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กเฉพาะตัว เนื่องจากแกโดลิเนียมมีโมเมนต์แม่เหล็กสูง จึงเหมาะสำหรับการศึกษาพฤติกรรมแม่เหล็กในอุณหภูมิต่ำ นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์สารประกอบของโลหะหายากอื่น ๆ ที่นำไปใช้ในเลเซอร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขั้นสูง ยังมีการประยุกต์ใช้ในระบบตรวจจับรังสีเนื่องจากความสามารถในการดูดซับนิวตรอนได้ดี