氯化铈用于石油催化剂、汽车尾气催化剂、中间化合物等行业。无水氯化铈是电解法和金属热还原法制备稀土金属铈的主要原料。硫酸稀土铵溶于氢氧化钠中，空气氧化，稀盐酸浸出，可用于金属缓蚀领域。

       氯化铈在有机合成和医药中间体合成中的应用研究正引起人们的兴趣。大家都知道格氏试剂或有机锂与羰基的亲核加成反应是有机合成中的重要一步, 有着较广的应用, 但是通常该反应伴随着烯醇化、还原、缩合及α, β -不饱和醛酮共扼加成等副反应的发生, 影响加成产物的产率。添加无水氯化铈后可以阻止这些副反应, 提高产率, 缩短反应时间。由于Ce3 +具有较强的亲氧性, 它比Li或Mg更容易与羰基上的氧原子结合, 而且有机铈试剂比有机锂和格氏试剂碱性小,易与羰基氧配位羰基 , 从而利于亲核试剂对羰基的加成反应。所以有机铈可以与位阻较大的醛酮发生亲核加成反应生成对应的醇 , 通过这种方法能合成出多种醇。

       在无水CeCl3 存在的条件下, 烷基、环烷基、芳基、杂环芳基以及α, β -不饱和取代的酰基硅烷可以与乙烯基溴化镁进行加成反应, 并且基本上无副反应发生。随着氯化铈制备工艺产业化, 它在有机合成和医药中间体合应用领域显示出良好的应用前景。氯化铈能够利于多种有机反应及其在有机合成和医药中间体合成中的应用, 向格氏试剂或有机锂中添加氯化铈可以阻碍羰基亲核加成副反应的发生, 提高产率和选择性, 通过这种方法能合成出多种醇, 利用有机铈还能与腈反应得到叔甲胺产品, 无水氯化铈在有机合成中具有潜在的应用价值。