カリホルニウムは真に専用の工業的用途をもつ数少ない超ウラン元素の一つであり、その主力同位体はカリホルニウム252である。これは自発核分裂という珍しい性質を示す。カリホルニウム252は1マイクログラムあたり毎秒数百万個の中性子を放出し、小型の中性子線源にすると米粒ほどの大きさにも満たないながら、強く安定した中性子線を与える。こうした線源は原子力産業や計装に広く使われている。油井検層では、カリホルニウム252線源を坑井内に降ろし、中性子放射化分析を用いて地層の孔隙率や油・水の含有率を求める。原子炉や燃料工場では起動用中性子線源や機器の校正に用いられる。医学では、カリホルニウム252による中性子小線源治療が、手術不能な脳腫瘍や頭頸部腫瘍の治療に用いられる。ほかに中性子線撮影、爆発物検知、材料放射化分析にも使われる。世界の年間生産量がグラム規模にすぎないため、カリホルニウム252中性子線源は極めて高価であり、携帯可能で強い中性子線源が真に必要とされる場所でのみ使われる。