Гадолиний ценится в ядерной энергетике благодаря своим свойствам, среди которых:

• Высокая способность к захвату нейтронов. 12 Наивысшей способностью к захвату нейтронов обладает гадолиний-157 (сечение захвата — 254 000 барн). 12
• Применение в качестве выгорающего поглотителя. 4 В начале работы твэлов гадолиний поглощает лишние нейтроны, снимая избыточную реактивность. 4 По мере расходования урана расходуется и поглотитель. 4 Это позволяет топливу работать в реакторе дольше, что даёт значительную экономию. 4
• Использование в установках переработки отработанного ядерного топлива. 1 Растворимые соединения гадолиния предотвращают образование в технологических установках зон с критическими массами делящегося вещества. 1
• Применение в изготовлении материалов для ядерной отрасли. 1 На основе окиси гадолиния изготавливаются эмали, керамика и краски, используемые в ядерной отрасли. 1 Сплав гадолиния и никеля применяется для изготовления контейнеров для захоронения радиоактивных отходов. 1