Les lanthanides ont des propriétés chimiques et physiques très semblables en raison de leur configuration électronique similaire. Ils sont utilisés dans l'industrie pour leurs propriétés magnétiques, optiques et catalytiques. Par exemple, le néodyme est utilisé dans la fabrication d'aimants puissants, le cérium est utilisé dans les catalyseurs automobiles et l'europium est utilisé dans les écrans à cristaux liquides. Il convient de noter que le prométhium (Pm) est le seul des lanthanides dont tous les isotopes sont radioactifs. Les autres lanthanides peuvent exister sous forme d'isotopes stables ou radiocatifs.

​Lanthane (symbole : La).
Le lanthane est un métal rare, mou, argenté et malléable, découvert en 1839 par Carl Mosander (1797-1858). Il se trouve naturellement dans la monazite et surtout la bastnäsite. Il en existe deux isotopes naturels, le lanthane-139 (stable) et le lanthane-138 (radiactif de demi-vie 10¹⁰-10¹⁵ ans). C'est un élément relativement réactif, surtout lorsqu'il est exposé à l'air et à l'eau, car il forme rapidement une couche d'oxyde qui le protège de la corrosion.
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Le lanthane est  principalement utilisé comme catalyseur dans le craquage du pétrole brut,  dans les catalyseurs pour la dépollution des gaz d'échappement, et dans les batteries au nickel-métal hydrure (NiMH). Il est également présent dans certains alliages utilisés dans l'industrie aérospatiale. Le lanthane et ses composés sont employés notamment en métallurgie pour améliorer la résistance et la ductilité de l'acier. Les composés du lanthane ont encore bien d'autres usages : le chlorure de lanthane (LaCl3) est largement utilisé dans la recherche en chimie et en physique comme source de ions lanthane (La³⁺); l'oxyde de lanthane (La2O3) est un composé solide utilisé comme matériau de revêtement pour les électrodes dans certains dispositifs électroniques et optiques; le nitrate de lanthane (La(NO3)3) et le phosphate de lanthane (LaPO4),sont  parfois utilisé dans la production de céramiques, de verres spéciaux et de matériaux de revêtement; le fluorure de lanthane (LaF3) est souvent utilisé comme matériau de revêtement optique en raison de ses propriétés optiques spéciales; le silicate de lanthane (La2SiO5) est un matériau luminescent utilisé dans les applications optiques et dans la fabrication de certaines lampes fluorescentes.

Cérium (Ce). 
Le cérium est un métal, argenté, mou et réactif, découvert par Martin Klaproth (1743-1817) en 1803. C'est le plus abondant des lanthanides et se trouve dans la nature en quantités significatives.  Il se trouve notamment dans la cérinite, la bastnäsite, l'apatite, l'allanite et surtout la monazite qui est l'une des principales sources commerciales de cérium. Sur les quinze isotopes identifiés, on en connaît quatre  naturels :  le cérium-136, le Ce-138, le Ce -140 et le Ce-142. 
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Le cérium est utilisé comme réactif dans de nombreuses réactions chimiques, notamment comme catalyseur dans l'industrie pétrochimique pour le craquage catalytique. Il est également utilisé dans la production de certaines alliages métalliques (aluminium, fer), pour améliorer leurs propriétés mécaniques et leur résistance à la corrosion. 

Cet élément  présente deux états d'oxydation principaux, Ce³⁺ (cérium trivalent) et Ce⁴⁺ (cérium quadrivalent). Parmi les coposés du cérium, on peut mentionner :  Le chlorure de cérium (CeCl3), le sulfate de cérium (Ce(SO4)2), le nitrate de cérium (Ce(NO3)4) et le fluorure de cérium (CeF4), ou encore l'oxyde de cérium (CeO2), largement utilisé comme catalyseur dans diverses réactions chimiques et comme matériau de polissage pour les verres optiques et les céramiques. Le cérium est aussi présent dans le mischmétal, un alliage de diverses terres rares et contenant 25 % de cérium, et qui est utilisé pour la fabrication de pierres à briquet. 

Praséodyme (Pr).
Le praséodyme a été découvert par C. A. von Welsbach en 1885, qui l'a isolé, ainsi que le néodyme (ci-dessous), par un processus de cristallisation fractionnée et de séparation chromatographique, à partir d'un minéral connu sous le nom de didymium, auparavant considéré comme un élément unique. Il se trouve naturellement dans  la monazite, la bastnäsite et l'apatite, notamment. La monazite est l'une des principales sources commerciales de préséodyme.  Il  est relativement réactif avec l'oxygène et l'eau, formant une couche d'oxyde à sa surface. Le seul isotope naturel est le praséodyme 141, qui n'est pas radioactif; cependant, quatorze radio-isotopes ont été synthétisés.
 

Comme d'autres lanthanides, il est souvent trouvé sous forme d'ions Pr³⁺ dans ses composés,  notamment des halogénures (comme le chlorure de préséodyme, PrCl3), des oxydes (comme l'oxyde de préséodyme, Pr2O3), des nitrates, des sulfates, et d'autres sels.

Le praséodyme est principalement utilisé comme composant dans les alliages métalliques (notamment les alliages de l'aluminium et du magnésium),; on le rencontre également, à hauteur de 5% dans le mischmétal, un alliage de terres rares. Un autre mélange de terres rares contenant 30 % de praséodyme est utilisé comme catalyseur dans le craquage du pétrole brut.. Il est par ailleurs utilisé comme colorant dans certains verres et émaux, donnant des teintes jaunes et vertes à ces matériaux. Enfin, le préaéodyme peut être employé comme matériau de contrôle neutronique dans certains réacteurs nucléaires.

Néodyme (Nd).
Le néodyme a été découvert en 1885 par Carl von Welsbach (1856-1929). C'est le deuxième des lanthanides le plus abondant dans la croûte terrestre après le cérium. On le trouve notamment la monazite, la bastnäsite et l'apatite.  Ses sept isotopes naturels sont tous stables, à l'exception du néodyme 144, qui est légèrement radioactif (demi-vie de 10¹⁰ à 10¹⁵ ans). Sept autres radio-isotopes artificiels ont été produits. 
 

Le néodyme peut former notamment des chlorures (comme le chlorure de néodyme, NdCl3), des oxydes (comme l'oxyde de néodyme, Nd2O3), des sulfates, des nitrates, des carbonates, etc. Il peut réagir rapidement avec l'oxygène et l'eau pour former une couche d'oxyde à sa surface. 

Cet élément est remarquable pour ses propriétés magnétiques et est largement utilisé dans la fabrication d'aimants permanents extrêmement puissants et compacts, connus sous le nom d'aimants au néodyme-fer-bore (NdFeB). Le néodyme est également utilisé comme élément actif dans certains lasers, notamment les lasers solides à base de grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme (Nd:YAG). Le néodyme est également utilisé dans l'industrie verrière pour la coloration des verres, en particulier pour produire des verres de couleur violet-rose. Il a des applications en métallurgie, notamment dans la fabrication d'alliages spéciaux et de matériaux à haute performance.

Prométhium (Pm).
Le prométhium  a été découvert en 1947 par Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin et Charles D. Coryell. Rare dans la nature, ce métal se trouve principalement sous forme de trace dans certains minéraux contenant d'autres terres rares. Le seul isotope naturel, le prométhium-147, a une demi-vie de seulement 2,52 ans. Dix-huit autres radio-isotopes ont été produits (généralement en bombardant un isotope stable de néodyme (Nd-142) avec des neutrons dans un réacteur nucléaire), mais ils ont des demi-vies très courtes. 
 

Il a été utilisé dans des dispositifs d'éclairage, tels que des cadrans lumineux pour les montres et les instruments, avant que des alternatives moins radioactives ne soient développées. Le prométhium-147 est intéressant en tant que source d'énergie à désintégration bêta. Mais en raison de cette même radioactivité et de sa disponibilité très réduite, le prométhium a des applications limitées. 

Samarium (Sm).
Le samarium est un métal argenté, mou et relativement réactif, découvert en 1879 par François Lecoq de Boisbaudran.  Il est présent dans la nature, notamment dans la monazite et la bastnäsite, sous forme de mélange d'isotopes tous stables (le plus abondant étant le Sm-152) à l'exception du Sm-147, qui est faiblement radioactif (demi-vie de 2,5.10¹¹ ans). Son oxyde se trouve associé à celui du didyme dans la samarskite.  Il peut réagir avec l'oxygène et l'eau pour former une couche d'oxyde protectrice à sa surface.
 

Le samarium est utilisé dans la fabrication d'aimants permanents très puissants. Les composés de samarium sont également utilisés en chimie organique. L'oxyde de samarium (Sm2O3) est utilisé dans la fabrication de verres optiques spéciaux, tels que des verres à filtre infrarouge et de catalyseurs. Le chlorure de samarium (SmCl3) est utilisé en chimie organique comme catalyseur. Le  sulfate de samarium (Sm2(SO4)3) est un sel utilisé dans certaines applications chimiques et industrielles. Le fluorure de samarium (SmF3) :est utilisé dans des applications optiques et électrochimiques.Les nitrates de samarium  (comme Sm(NO3)3) peuvent être utilisés comme précurseurs dans la synthèse de divers composés et matériaux.Le samarium peut également former des composés organométalliques avec des ligands organiques. Ces composés sont parfois utilisés en chimie organique de synthèse.

Europium (Eu).
L'europium a été découvert par William Crookes en 1889. Il se trouve notamment dans la monazite, la bastnäsite et la gadolinite. Cependant, il n'est pas présent en quantités significatives dans ces minéraux. Deux isotopes stables,l'europium-151 et l'europium-153, sont des absorbeurs de neutrons. 

Il est principalement utilisé dans l'industrie de l'électronique et de l'éclairage pour sa capacité à émettre une lumière vive et fluorescente lorsqu'il est excité.  Il est utilisé dans la fabrication de dispositifs d'affichage, notamment les écrans luminescents et les écrans à plasma. Ses composés sont souvent utilisés pour produire des lumières fluorescentes, des écrans d'ordinateur et des écrans de télévision.
 

L'europium peut former des ions Eu²⁺ et Eu³⁺ dans ses composés, en perdant deux ou trois électrons, respectivement.  Parmi ses composés, des oxydes, des sels, des halogénures et des chalcogénures. Exemples : l'oxyde d'europium (Eu2O3), utilisé dans la fabrication de luminophores pour les écrans luminescents, le chlorure d'europium (EuCl3), utilisé comme phosphore dans les écrans à tubes cathodiques et dans les lampes fluorescentes, le sulfate d'europium (Eu2(SO4)3, tilisé dans la production de luminophores; l'oxychlorure d'europium (EuOCl), utilisé dans les écrans luminescents, etc. Certains complexes organométalliques d'europium ont aussi des propriétés luminescentes et sont utilisés en recherche et en électronique. 

Gadolinium (Gd).
Le gadolinium est un métal argenté, mou et réactif, découvert  en 1880 par Jean de Marignac (1817-94). C'est est un élément  relativement abondant dans la croûte terrestre et possède plusieurs isotopes stables. Il se trouve naturellement dans la gadolinite, la monazite, la bastnäsite, la xenotime et dans les résidus de minerais d'uranium. La gadolinite est le minéral qui a donné son nom à l'élément. On en cobbaît sept isotopes naturels stables et onze isotopes artificiels. 
 

Deux des isotopes naturels (Gd-155 et Gd-157), sont les meilleurs absorbeurs de neutrons de tous les éléments, ce qui les rend utiles sous forme d'oxyde (Gd2O3) ou de nitrate de gadolinium (Gd(NO3)3), dans les réacteurs nucléaires (barres de contrôle) pour la modération de la réactivité neutronique. Il possède par ailleurs des propriétés magnétiques importantes qui le font  employer dans les alliages ferromagnétiques (avec le cobalt, le cuivre, le fer et le cérium) et  trouver une utilité dans la fabrication d'agents de contraste pour l'imagerie par résonance magnétique (IRM) en médecine. Il est également utilisé dans la fabrication de matériaux pour les domaines de l'électronique, de la métallurgie et de l'optique, notamment dans les verres spéciaux et les phosphores utilisés dans les écrans cathodiques.

Parmi les composés du gadolinium on mentionnera, outre l'oxyde et le nitrate de gadolinium : le chlorure de gadolinium (GdCl3) utilisé dans la recherche chimique et en électrochimie, et certains complexes organométalliques, qui ont des propriétés magnétiques intéressantes.

Terbium (Tb).
Le terbium est un métal argenté, mou et réactif, découvert en 1843 par Carl Mosander (1797-1858). Il se trouve naturellement dans certains minéraux, notamment la gadolinite, l'apatite; la monazite, la bastnäsite et la xénotime. Il n'existe qu'un seul isotope naturel, le terbium-159, qui est stable. Dix-sept isotopes artificiels ont été produits.
 

Le terbium et ses composés sont utilisés dans l'industrie électronique  comme dopant dans les dispositifs semi-conducteurs, ou,  en raison de ses propriétés luminescentes, pour la fabrication d'écrans cathodiques, de lasers et d'autres composants optoélectronique..  Il a aussi des applications en métallurgie, en particulier dans la production d'alliages spéciaux. Le terbium est par ailleurs l'un des éléments de la série des lanthanides qui possède la plus grande capacité d'absorption des neutrons, ce qui le rend utile dans les matériaux de contrôle neutronique dans les réacteurs nucléaires. 

Dysprosium (Dy).
Le dysprosium est un métal argenté, mou et réactif, par Paul Lecoq de Boisbaudran (1838-1912) en 1886. Il se trouve naturellement dans la gadolinite, la monazite, l'apatite, la bastnäsite et la xénotime, dont il est extrait par un processus d'échange d'ions. Il existe sept isotopes naturels et douze isotopes artificiels ont été identifiés.
 

L'utilisation la plus courante du dysprosium est dans la fabrication d'aimants permanents, employés dans les domaines de l'industrie automobile, de l'électronique et de l'énergie éolienne, en particulier dans les aimants néodyme-fer-bore (NdFeB), où le dysprosium est ajouté pour améliorer les propriétés magnétiques des aimants.  Il est également utilisé dans les alliages métalliques (s'aluminium et de magnésium notamment) pour améliorer les propriétés mécanique. Le dysprosium est parfois utilisé en alliage dans les réacteurs nucléaires comme matériau absorbant les neutrons.

Holmium (Ho).
L'holmium,  écouvert par Per Cleve (1840-1905) et J. L. Soret en 1879, se trouve principalement, mais en faibles quantités, dans  l'apatite, le xénotime et certains autres minéraux de terres rares (gadolinite, monazite, bastnäsite).  Il existe un isotope naturel, l'holmium-165; dix-huit isotopes artificiels ont été produits. 
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L'holmium est principalement utilisé à des fins de recherche et dans des applications spécialisées en raison de sa rareté et de son coût élevé. Il a des propriétés magnétiques importantes, ce qui en fait un élément clé dans la recherche sur les aimants et dans la production d'aimants spéciaux. Il est utilisé dans la recherche en physique pour étudier les propriétés magnétiques et électroniques des matériaux, en particulier dans les matériaux magnétiques. Dans le domaine médical, l'holmium est parfois utilisé comme traceur dans les études de tomographie par émission de positrons (TEP) et en imagerie médicale.

Erbium (Er).
L'erbium est un métal argenté, mou et réactif, découvert par Carl Mosander (1797-1858) en 1843. Il se trouve notamment dans la gadolinite, la monazite, la bastnäsite,  l'apatite, et la xenotime. Il existe six isotopes naturels stables et douze isotopes artificiels.
 

L'erbium possède une  capacité à absorber et émettre de la lumière dans la gamme de longueurs d'onde des infrarouges. L'une des utilisations les plus courantes de l'erbium et de ses composés est dans la fabrication de lasers dopés à l'erbium, qui sont utilisés dans la communication optique à haute vitesse, notamment dans les fibres optiques pour les réseaux de télécommunications. Il peut être utilisé comme traceur dans la recherche médicale, notamment pour suivre la distribution des médicaments dans le corps humain, et on l'emploi aussi. dans les alliages pour la technologie nucléaire car c'est un absorbeur de neutrons.

Thulium (Tm).
Le thulium, découvert par Per Cleve (1840-1905), n'a d'abord été connu que par ses raies spectrales (1879), et a finalement été isolé en 1911. C'est un métal mou, gris et malléable. Il se trouve généralement associé à d'autres lanthanides dans l'apatite et le xénotime. Il existe un isotope naturel, le thulium-169, et dix-sept isotopes artificiels ont été produits.
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Le thulium possède des propriétés magnétiques, mais il est également utilisé dans des applications optiques. On s'en sert notamment pour la production de sources radioactives pour la thérapie au thulium-170, ou comme traceur pour suivre la distribution de certains médicaments dans le corps, mais il est principalement employé à des fins de recherche en laboratoire en raison de sa rareté et de son coût élevé. 

Ytterbium (Yb).
C'est est un métal argenté mou, malléable et ductile,  découvert par Jean de Marignac (1817-1894) en 1878. Il est relativement stable à l'air sec, mais peut réagir avec l'oxygène et l'humidité. Il est présent dans la gadolinite, la monazite et le xénotime, et se rencontre sous sa forme oxydée. On en connaît sept isotopes naturels et dix isotopes artificiels.
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Il est utilisé dans certains aciers. Ses propriétés magnétiques importantes le font employer dans la recherche en magnétisme et dans la fabrication d'aimants spéciaux. Les composés d'ytterbium sont utilisés notamment dans la production de sources radioactives pour l'imagerie médicale.

Lutécium (Lu).
Le Lutécium a été découvert indépendamment par Georges Urbain  (1872-1938) et Carl Auer von Welsbach, en 1907, et a été nommé d'après Lutèce, l'ancien nom de Paris. Le lutécium est le moins abondant des éléments et les petites quantités disponibles ont été obtenues en traitant d'autres métaux, issus en particulier de la  la monazite et de la xénotime. 
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Il existe plusieurs isotopes du lutécium. Deux sont naturels, le lutécium-175 (stable), qui est le plus abondant, et le lutécium-176, radioactif (demi-vie 2,2.10¹⁰ ans), qui peut être utilisé en datation radiométrique pour déterminer l'âge des roches et des minéraux.

Ajoutons que le lutécium est un élément réactif mais relativement stable à l'air et à l'eau.  Les composés de lutécium sont principalement utilisés à des fins de recherche en laboratoire,  en science des matériaux et en électronique. L'élément est utilisé comme catalyseur. L'isotope artificiel de lutécium Lu-177 est utilisé pour la thérapie nucléaire dans le traitement de certains types de cancer.