Le chlorure de cérium est la principale matière première pour la préparation du cérium de terres rares par électrolyse et réduction thermique des métaux. Le sulfate d'ammonium de terres rares est dissous dans de l'hydroxyde de sodium, oxydé par l'air et lixivié avec de l'acide chlorhydrique dilué. Il peut être utilisé dans le domaine de la prévention de la corrosion des métaux.
L'application du chlorure de cérium dans la synthèse organique et les intermédiaires pharmaceutiques a attiré de plus en plus d'attention. Comme nous le savons tous, la réaction d'addition nucléophile entre le réactif de Grignard ou l'organolithien et le groupe carbonyle est une étape importante de la synthèse organique et est largement utilisée, mais elle s'accompagne généralement d'alkylation, de réduction, de condensation et de , et l'apparition de réactions secondaires telles que l'addition conjuguée d'aldéhydes et de cétones α-insaturés affecte le rendement des produits d'addition. L'addition empêche ces réactions secondaires, augmente les rendements et raccourcit les temps de réaction. Comme Ce3+ a une forte affinité pour l'oxygène, il est plus facile de se lier à l'atome d'oxygène sur le groupe carbonyle que Li ou Mg, et l'alcalinité du réactif organocérium est inférieure à celle de l'organolithien et du réactif de Grignard, il est donc facile de coordonner le groupe carbonyle avec l'oxygène du carbonyle, ce qui est propice à la réaction d'addition du nucléophile et du groupe carbonyle. L'organocerium peut ainsi réagir avec des aldéhydes et des cétones fortement encombrés pour former les alcools correspondants. Différents alcools peuvent ainsi être synthétisés.
En présence de CeCl3 anhydre, les alkyles, les naphtényles, les aryles, les aryles hétérocycliques et les acylsilanes substitués ,-insaturés peuvent réagir avec le bromure de vinylmagnésium sans réactions secondaires. Avec l'industrialisation du procédé de préparation du chlorure de cérium, il présente de bonnes perspectives d'application dans le domaine de la synthèse organique et des intermédiaires pharmaceutiques. Il peut favoriser une variété de réactions organiques et trouver des applications dans la synthèse organique et la synthèse d'intermédiaires pharmaceutiques. L'ajout de réactif de Grignard ou d'organolithium empêche les réactions secondaires d'addition nucléophile carbonyle, augmentant le rendement et la sélectivité. De nombreux alcools peuvent être synthétisés de cette manière. L'organocerium peut également réagir avec le nitrile pour donner des produits de méthylamine tertiaire. Il a une valeur d'application potentielle en synthèse organique.