Гадолиний оксид является люминофором и используется в изготовлении различных фотоматериалов для рентгеноскопии, интроскопии, томографии, применяется для сигнальных регистрирующих устройств, оптических и электронных датчиков. Оптическое стекло и кристаллы, содержащие оксид гадолиния, обладают микроволновыми свойствами, люминофорные свойства оксида гадолиния использовались при изготовлении кинескопов цветных телевизоров.
