Neodüümnitraati kasutatakse keemiavaldkonnas laialdaselt, kuna sellel on ainulaadsed keemilised omadused ja see võib osaleda mitmesugustes keemilistes reaktsioonides katalüsaatorina või katalüsaatorite eelkäijana. Orgaanilises sünteesis võib see katalüüsida keerulisi reaktsioone, nagu olefiinide polümerisatsioon, osaleda aktiivsete tsentrite moodustumisel ja aidata olefiini molekulidel tõhusalt polümeriseerida, moodustades kõrge molekulmassiga polümeere. Neid polümeere kasutatakse laialdaselt selliste materjalide nagu plast ja kumm tootmisel. Samal ajal saab seda keskkonnakaitse mõttes kasutada heitgaasis sisalduvate kahjulike ainete, nagu süsinikmonooksiidi ja lämmastikoksiidide oksüdatiivse lagunemise katalüüsimiseks, muutes need kahjutuks süsihappegaasiks ja lämmastikuks, mis aitab vähendada õhusaastet. Just tänu rollile, mida ta mängib erinevates keemilistes protsessides, on sellel keemiavaldkonnas suhteliselt lai kasutusala.