Azotan neodymu jest szeroko stosowany w przemyśle chemicznym, ponieważ ma unikalne właściwości chemiczne i może brać udział w różnych reakcjach chemicznych jako katalizator lub prekursor katalizatorów. W syntezie organicznej może katalizować złożone reakcje, takie jak polimeryzacja olefin, uczestniczyć w tworzeniu centrów aktywnych i pomagać cząsteczkom olefin w wydajnej polimeryzacji, tworząc polimery wielkocząsteczkowe. Polimery te są szeroko stosowane w produkcji materiałów takich jak tworzywa sztuczne i guma. Tymczasem, z punktu widzenia ochrony środowiska, można go wykorzystać do katalizowania rozkładu oksydacyjnego szkodliwych substancji, takich jak tlenek węgla i tlenki azotu w gazach odlotowych, przekształcając je w nieszkodliwy dwutlenek węgla i azot, co pomaga zmniejszyć zanieczyszczenie powietrza. To właśnie ze względu na rolę, jaką odgrywa w różnych procesach chemicznych, ma stosunkowo szeroki zakres zastosowań w dziedzinie chemii.