硝酸铈易溶于水，它的水溶液呈微酸性，可溶于醇和丙酮。需要说明的是硝酸铈加热至200 °C时则有分解的可能性。该物质与还原剂、硫、磷等混合受热、撞击、摩擦可发生爆炸，使用人员或者操作人员在使用时应该格外注意安全。
硝酸铈主要用作无机化工生产的基础试剂，在精细化工生产中有着较好的应用。例如该物质可用作磷酸酯水解反应的催化剂，它的催化作用有助于加速磷酸酯化合物的水解，这类反应在有机化学和药物合成中具有重要作用。该物质也可用于制备光学玻璃等，铈化合物可以改变玻璃的光学性质，如折射率和色散性质，从而用于生产特殊用途的光学器件，如透镜和棱镜。该物质也可用于钨钼制品（铈钨电极、镧钨电极），这些电极在分析化学、电化学和其他领域的电化学测量中有重要应用。它也可用于三元催化剂，汽灯纱罩添加剂，硬质合金难熔金属等其它工业。此外，有相关研究表明该物质对于水稻种子的发芽和生长有一定的促进作用，将水稻种子浸泡在浓度为 2.5～30 毫克/升的硝酸铈溶液中 48 小时，结果表明它可促进了种子的萌发和根系的生长并增加了秧苗的叶绿素含量。这可能是由于浸泡后的种子吸水率提高，膜沸腾时间延长，叶绿素含量增加
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