Tseeriumkloriidi kasutatakse naftakatalüsaatorites, autode heitgaaside katalüsaatorites, vahetoodetes ja muudes tööstusharudes. See on peamine tooraine haruldaste muldmetallide tseeriumi valmistamiseks elektrolüüsi ja metalli termilise redutseerimise teel. Haruldaste muldmetallide ammooniumsulfaat lahustatakse naatriumhüdroksiidis, oksüdeeritakse õhus ja leostatakse lahjendatud vesinikkloriidhappega. Seda saab kasutada metalli korrosiooni peatamise valdkonnas.
Tseeriumkloriidi kasutamine orgaanilises sünteesis ja farmaatsia vaheühendites on pälvinud üha enam tähelepanu. Nagu me kõik teame, on Grignardi reagendi või liitiumiorgaanilise ja karbonüülrühma vaheline nukleofiilne liitumisreaktsioon orgaanilise sünteesi oluline etapp ning kondensatsiooni- ja liitumisproduktide saagist mõjutavad kõrvalreaktsioonid, nagu küllastumata aldehüüdide konjugeeritud lisamine. ja ketoonid. Lisamine hoiab ära need kõrvalreaktsioonid, suurendab saagist ja lühendab reaktsiooniaegu. Kuna Ce3+-l on tugev hapnikuafiinsus, on seda lihtsam siduda karbonüülrühma hapnikuaatomiga kui Li või Mg, samas kui organotseeriumreagendi leeliselisus on madalam kui liitiumiorgaanilisel ja Grignardi reagendil, mis karbonüülrühma on lihtne koordineerida karbonüülhapnikuga, mis soodustab liitumisreaktsiooni nukleofiili ja karbonüülrühma vahel. Seetõttu võib organotseerium reageerida kõrge resistentsusega aldehüüdide ja ketoonidega, moodustades vastavad alkoholid. Sel viisil saab sünteesida paljusid alkohole.
Veevaba CeCl3 juuresolekul võivad alküül-, naftaleenrühm, arüülrühm, heterotsükliline arüülrühm ja -küllastumata asendatud atsüülsilaan reageerida vinüülmagneesiumbromiidiga ilma kõrvalreaktsioonita. Tseeriumkloriidi valmistamise protsessi industrialiseerimisega näitab see häid rakendusväljavaateid orgaanilise sünteesi ja farmatseutiliste vahesaaduste valdkonnas. See võib soodustada erinevaid orgaanilisi reaktsioone ja nende rakendusi orgaanilises sünteesis ja farmatseutiliste vaheühendite sünteesis. Grignardi reagendi või liitiumiorgaanilise lisamisega saab ära hoida karbonüülnukleofiilsete liitumiskõrvalreaktsioonide teket, parandades saagist ja selektiivsust. Sel viisil saab sünteesida paljusid alkohole. Organotseerium võib reageerida ka nitriiliga, moodustades tertsiaarseid metüülamiini saadusi. Sellel on potentsiaalne rakendusväärtus orgaanilises sünteesis.