テルビウムは使用量はごく少量ながら決定的な役割を担う重希土類で、主に二種類のハイテク材料、すなわち蛍光体と磁歪合金に使われる。陰極線や紫外線の励起下で、3 価テルビウムはきわめて純度の高い緑色光を発するため、三波長蛍光体、蛍光灯管、白色 LED の緑色成分の付活剤となっており、これがなければ高演色の白色光は実現できない。Tb-Dy-Fe 合金 Terfenol-D は、室温で最も強い磁歪効果を持つ実用材料である。印加磁場に応じて精密に伸縮し、ソナー送受波器、超音波加工用振動子、精密変位アクチュエーター、燃料噴射弁の製造に用いられる。光磁気ディスク（TbFeCo 非晶質合金）では、テルビウムが光磁気カー効果に必要な垂直磁化を担い、かつては書き換え可能光ディスクの記録媒体であった。NdFeB 磁石においても高温保磁力を高める働きをし、新エネルギー車モーター向け高級磁石に不可欠な添加元素の一つである。
Tb4O7（実務的には酸化テルビウム(III)、Tb2O3 として取り扱われる）は、テルビウムの主要な工業的酸化物である。褐色がかった粉末で、緑色蛍光体、磁歪合金、テルビウム金属を調製する出発点となる。TbCl3（三塩化テルビウム）は抽出分離フローの中間生成物で、テルビウム金属の溶融塩電解製造や他のテルビウム化合物の合成に用いられる。Tb-Dy 合金は一般に Tb-Dy-Fe（TbxDy1-xFe2）の形で使われ、Terfenol-D の商品名で市販される磁歪材料である。磁場中で通常の強磁性材料の数倍に達するひずみを生み出し、ソナー、超音波送受波器、精密アクチュエーターの核心をなす。Gd2O2S:Tb シンチレーター屏の中のテルビウム付活中心と合わせ、テルビウムイオンの持つ二つのユニークな能力、すなわち発光することと磁場中で変形することを体現している。
