Le prométhium est le seul lanthanide sans isotope stable. Il est pratiquement absent des roches crustales naturelles et ne peut être produit qu'à l'état de traces par synthèse artificielle dans des réacteurs nucléaires, de sorte qu'il n'a pas d'usage pratique à l'échelle industrielle. Historiquement, ses composés étaient peints sur des cadrans lumineux pour instruments à éclairage nocturne et feux-balises marins, mais ces applications ont en grande partie été abandonnées pour des raisons de sûreté radiologique. À présent, le prométhium n'est utilisé qu'en très petites quantités dans les piles miniatures à radioisotopes et dans la recherche en physique nucléaire.
Les composés du prométhium, tels Pm2O3 (oxyde de prométhium(III)) et PmCl3 (trichlorure de prométhium), ne sont préparés qu'à l'état de traces en laboratoire et comme cibles irradiées, utilisés pour les études d'irradiation des matériaux et le traceage radioactif ; ils n'entrent dans aucun produit de consommation, et il n'existe aucune production industrielle de grande envergure.
