Le samarium est une terre rare à abondance moyenne, moyennement lourde, dont la forme élémentaire agit principalement par l'intermédiaire d'alliages. Son produit le plus connu est l'aimant permanent samarium-cobalt. Bien que les aimants SmCo (SmCo5 et Sm2Co17) aient un produit énergétique plus faible que le NdFeB, ils restent stables à des températures d'environ 300 °C, résistent à l'oxydation et à la corrosion, et présentent un faible coefficient de température. Ils sont donc utilisés dans les capteurs aérospatiaux, les gyroscopes de guidage de missiles, les tubes à ondes progressives militaires, les moteurs à grande vitesse et les instruments pétroliers de fond de puits — des applications où les exigences de température et de fiabilité sont sévères. Dans le domaine nucléaire, le samarium-149 est un poison neutronique puissant, à très haute capacité d'absorption des neutrons, utilisé dans les matériaux de contrôle des réacteurs et la surveillance de l'épuisement du combustible. Le samarium-153 radioactif sert aussi à soulager la douleur des patients cancéreux atteints de métastases osseuses. Le samarium est en outre employé dans les électrodes de lampes à arc au carbone, les condensateurs céramiques et certains catalyseurs d'hydrogénation — des applications à faible volume mais néanmoins irremplaçables.
Sm2O3 (oxyde de samarium(III)) est le principal oxyde du samarium. C'est une poudre blanc jaunâtre pâle et le point de départ de la production du métal samarium, des aimants SmCo et de divers composés du samarium. Employé seul, il sert aussi à fabriquer des verres optiques absorbant l'infrarouge et des diélectriques de condensateurs céramiques, et fait office de catalyseur et d'additif chimique. SmCo5 est le composé intermétallique de première génération du système samarium-cobalt ; avec sa température de Curie élevée et sa forte coercitivité, c'est le grade principal des aimants permanents utilisés dans l'aérospatiale et la défense. Le Sm2Co17 de seconde génération relève encore le produit énergétique et la température maximale de fonctionnement. SmCl3 (trichlorure de samarium) est un intermédiaire du schéma d'extraction et de séparation, utilisé pour la production électrolytique du métal samarium et la synthèse d'autres composés du samarium, et n'entre pas lui-même dans les produits finis.
