Хлорид церію використовується в нафтових каталізаторах, каталізаторах автомобільних вихлопів, проміжних продуктах та інших галузях промисловості. Це основна сировина для отримання рідкоземельного церію шляхом електролізу та термічного відновлення металу. Сульфат рідкоземельного амонію розчиняють у гідроксиді натрію, окислюють на повітрі та вилуговують розведеною соляною кислотою. Його можна використовувати в області зупинки корозії металу.
Застосування хлориду церію в органічному синтезі та фармацевтичних проміжних продуктах привертає все більше уваги. Як ми всі знаємо, реакція нуклеофільного приєднання між реактивом Гріньяра або органолітієм і карбонільною групою є важливою стадією в органічному синтезі, і на вихід продуктів конденсації та приєднання впливають побічні реакції, такі як кон’юговане приєднання ненасичених альдегідів і кетони. Додавання запобігає цим побічним реакціям, збільшує врожайність і скорочує час реакції. Оскільки Ce3+ має сильну спорідненість до кисню, його легше зв’язувати з атомом кисню в карбонільній групі, ніж Li або Mg, тоді як лужність церійорганічного реагенту нижча, ніж лужність літійорганічного реактиву та реактиву Гріньяра, що легко координувати карбонільну групу з карбонільним киснем, що сприяє реакції приєднання між нуклеофілом і карбонільною групою. Тому органоцерій може реагувати з високостійкими альдегідами та кетонами з утворенням відповідних спиртів. Таким чином можна синтезувати багато спиртів.
У присутності безводного CeCl3 алкіл, нафталінова група, арильна група, гетероциклічна арильна група та , -ненасичений заміщений ацилсилан можуть реагувати з вінілмагнійбромідом без побічної реакції. З індустріалізацією процесу приготування хлориду церію він демонструє хороші перспективи застосування в галузі органічного синтезу та фармацевтичних проміжних продуктів. Це може сприяти різноманітним органічним реакціям та їх застосуванню в органічному синтезі та синтезі фармацевтичних проміжних продуктів. Додавання реактиву Гріньяра або літійорганічного розчину може запобігти виникненню побічних реакцій карбонільного нуклеофільного приєднання, покращуючи вихід і селективність. Таким чином можна синтезувати багато спиртів. Органоцерій також може реагувати з нітрилом, утворюючи продукти третинного метиламіну. Він має потенційне застосування в органічному синтезі.