നിയോഡൈമിയം(III) ഓക്സൈഡ്Nd2O3 എന്ന ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് നിയോഡൈമിയം, ഓക്സിജൻ എന്നിവ ചേർന്ന രാസ സംയുക്തമാണ് നിയോഡൈമിയം സെസ്ക്വിയോക്സൈഡ്. ഇത് ആസിഡിൽ ലയിക്കുന്നതും വെള്ളത്തിൽ ലയിക്കാത്തതുമാണ്. ഇത് വളരെ ഇളം ചാര-നീല ഷഡ്ഭുജാകൃതിയിലുള്ള പരലുകൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. അപൂർവ-ഭൂമി മിശ്രിതമായ ഡിഡിമിയം, ഒരു മൂലകമാണെന്ന് മുമ്പ് വിശ്വസിച്ചിരുന്നു, ഭാഗികമായി നിയോഡൈമിയം(III) ഓക്സൈഡ് അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.
നിയോഡൈമിയം ഓക്സൈഡ്ഗ്ലാസ്, ഒപ്റ്റിക്, സെറാമിക് പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് അനുയോജ്യമായ വളരെ ലയിക്കാത്ത താപ സ്ഥിരതയുള്ള നിയോഡൈമിയം ഉറവിടമാണ്. പ്രാഥമിക പ്രയോഗങ്ങളിൽ ലേസർ, ഗ്ലാസ് കളറിംഗ്, ടിൻറിംഗ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു.