Neodimijev nitrat se pogosto uporablja na kemijskem področju, ker ima edinstvene kemijske lastnosti in lahko sodeluje v različnih kemijskih reakcijah kot katalizator ali predhodnik katalizatorjev. V organski sintezi lahko katalizira kompleksne reakcije, kot je polimerizacija olefinov, sodeluje pri tvorbi aktivnih centrov in pomaga molekulam olefinov pri učinkoviti polimerizaciji, da tvorijo visokomolekularne polimere. Ti polimeri se pogosto uporabljajo v proizvodnji materialov, kot sta plastika in guma. Medtem se lahko z vidika varstva okolja uporabi za kataliziranje oksidativne razgradnje škodljivih snovi, kot so ogljikov monoksid in dušikovi oksidi v odpadnih plinih, ter jih pretvori v neškodljiv ogljikov dioksid in dušik, kar pomaga zmanjšati onesnaženost zraka. Ravno zaradi vlog, ki jih igra v različnih kemijskih procesih, ima razmeroma širok spekter uporabe na kemijskem področju.