Gadoliiniumnitraati kasutatakse optilise klaasi valmistamiseks ja dopanti gadoliiniumütriumgranaatide jaoks, mis on kasutatavad mikrolaineahjus, samuti kasutatakse spetsiaalsetes katalüsaatorites ja fosforites.
Gadoliiniumnitraati kasutatakse ka värviteleri torude roheliste luminofooride valmistamiseks.
Seda kasutatakse paljudes kvaliteedi tagamise rakendustes, näiteks liiniallikates ja kalibreerimisfantoomides.