순수한 가돌리늄은 은백색의 광택을 띠며 연성이 뛰어납니다. 그러나 습한 공기에서는 표면에 산화막이 형성되어 광택을 잃게 됩니다. 가돌리늄은 금속 내부 결함을 탐지하는 중성자 방사선 촬영에 사용되며, 항공 시스템 및 선박 제조 산업에서 선체와 기체 내 균열 및 구조적 결함을 탐사하는 데 활용됩니다.
가돌리늄의 두 동위 원소는 모두 효과적인 중성자 흡수제로, 원자로의 제어봉 제조에 널리 사용됩니다. 또한 가돌리늄은 특수강의 합금 첨가제로도 사용되며, 그 화합물은 컬러 TV와 컴퓨터 디스플레이에 사용되는 형광체 제조에도 활용됩니다.