Gadoliininitraattia käytetään optisen lasin valmistukseen ja lisäaineena gadolinium-yttriumgranaatteihin, joissa on mikroaaltosovelluksia, myös erikoiskatalyyteissä ja loisteaineissa.
Gadoliininitraattia käytetään myös vihreän loisteaineen valmistukseen väritelevisioputkiin.
Sitä käytetään monissa laadunvarmistussovelluksissa, kuten linjalähteissä ja kalibrointifantomeissa.