Le néodyme est le protagoniste de l'industrie moderne des aimants permanents ; sans lui, les moteurs magnétiques compacts et à couple élevé d'aujourd'hui n'existeraient pas. L'aimant néodyme-fer-bore (Nd2Fe14B), introduit en 1983, est le matériau à aimant permanent pratique offrant le produit énergétique le plus élevé disponible actuellement. Découpé en fines lamelles et collé sur un rotor de moteur, il délivre un couple important pour un volume et un poids très faibles, ce qui explique son large emploi dans les moteurs de traction de véhicules électriques, les générateurs d'éoliennes, les moteurs à bobine acoustique de disque dur, les moteurs de vibration des téléphones, les haut-parleurs d'écouteurs et toutes sortes de servo-moteurs. L'ion néodyme est aussi l'un des ions actifs les plus classiques des lasers à solide : le grenat d'yttrium et d'aluminium dopé au néodyme (Nd:YAG) émet une lumière infrarouge proche à 1064 nm et est largement utilisé dans le marquage et la coupe industriels, la chirurgie ophtalmique, la télémétrie laser et la désignation de cible militaire. Dans l'industrie verrière, l'oxyde de néodyme agit comme colorant faisant virer le verre du rouge violacé au bleu-violet selon les sources lumineuses, et entre dans les verres imitant les pierres précieuses et les filtres colorés spéciaux ; associé au praséodyme, le verre Pr-Nd qui en résulte demeure le matériau de lentille de référence pour les lunettes de soudeur.
Nd2O3 (oxyde de néodyme(III)) est l'oxyde industriel le plus important du néodyme. C'est une poudre bleu-violet pâle et l'une des matières premières directes des aimants NdFeB, l'essentiel de la production mondiale d'oxyde de néodyme allant aux fabricants d'aimants ; c'est aussi la matière première de dopage des cristaux laser et des verres laser, et il sert de colorant pour le verre et la céramique ainsi que d'additif dans les condensateurs. NdCl3 (trichlorure de néodyme) est un intermédiaire du schéma d'extraction et de séparation des terres rares, donnant par électrolyse en sel fondu le métal néodyme ou le métal Pr-Nd ; ce n'est pas un matériau terminal en soi. À proprement parler, NdFeB est le composé intermétallique Nd2Fe14B, qui associe la forte anisotropie magnétocristalline du néodyme à la haute aimantation à saturation du fer — la raison fondamentale pour laquelle le néodyme est devenu un métal stratégique. Industriellement, pour relever sa coercitivité à haute température, du dysprosium ou du terbium est en outre incorporé, et après la mise en forme l'aimant est revêtu par voie électrolytique de nickel ou de zinc pour prévenir la corrosion.
