Dysprosiumoxid ist der Hauptrohstoff für Dysprosiummetall, das in großem Umfang in Neodym-Eisen-Bor-Magneten verwendet wird. Darüber hinaus gibt es spezielle Anwendungen in Keramik, Glas, Leuchtstoffen, Lasern und Dysprosium-Metallhalogenidlampen.
Hochreines Dysprosiumoxid wird in der Elektronikindustrie als Antireflexionsbeschichtung in fotoelektrischen Geräten verwendet.
Aufgrund des hohen Absorptionsquerschnitts für thermische Neutronen von Dysprosium werden Dysprosiumoxid-Nickel-Cermets in neutronenabsorbierenden Steuerstäben in Kernreaktoren verwendet.
Dysprosium und seine Verbindungen sind sehr anfällig für Magnetisierung und werden in verschiedenen Datenspeicheranwendungen eingesetzt, beispielsweise in Festplatten.
