Το νιτρικό νεοδύμιο χρησιμοποιείται ευρέως στο χημικό πεδίο επειδή έχει μοναδικές χημικές ιδιότητες και μπορεί να συμμετέχει σε μια ποικιλία χημικών αντιδράσεων ως καταλύτης ή πρόδρομος καταλυτών. Στην οργανική σύνθεση, μπορεί να καταλύσει πολύπλοκες αντιδράσεις όπως ο πολυμερισμός ολεφινών, να συμμετάσχει στο σχηματισμό ενεργών κέντρων και να βοηθήσει τα μόρια ολεφινών να πολυμεριστούν αποτελεσματικά για να σχηματίσουν πολυμερή υψηλού μοριακού βάρους. Αυτά τα πολυμερή χρησιμοποιούνται ευρέως στην παραγωγή υλικών όπως τα πλαστικά και το καουτσούκ. Εν τω μεταξύ, όσον αφορά την προστασία του περιβάλλοντος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καταλύσει την οξειδωτική αποσύνθεση επιβλαβών ουσιών όπως το μονοξείδιο του άνθρακα και τα οξείδια του αζώτου στα απόβλητα αέρια, μετατρέποντάς τα σε ακίνδυνο διοξείδιο του άνθρακα και άζωτο, που συμβάλλει στη μείωση της ατμοσφαιρικής ρύπανσης. Ακριβώς λόγω των ρόλων που διαδραματίζει σε διάφορες χημικές διεργασίες έχει ένα σχετικά ευρύ φάσμα εφαρμογών στον χημικό τομέα.