稀土元素具有優異的磁學性能，其來自于稀土獨特的電子層結構。其4f電子層具有較多的未成對電子，如三價釓離子未成對電子達到了7個，可以產生較大的磁矩。此外由于鑭系元素4f電子層外具有5s、5p，金屬態的還具有6s電子層，使得4f電子層受外界晶體場的影響較小。這種性質不僅體現在其發光譜線窄、單色性好，而且可以體現在其磁學性質上，4f 電子層的軌道磁矩不會被“凍結”而表現出來，原子磁矩表現出軌道磁矩和自旋磁矩之和，其值較大。因而稀土元素具有更加優異的磁學性質。其可以用來制備各種性能優異的磁學材料。主要包括稀土永磁材料、磁制冷材料、磁致伸縮材料等。

稀土永磁材料發展經歷了三代：*代的SmCo5 永磁材料，第二代Sm2Co17 永磁材料，第三代釹鐵硼(Nb-Fe-B）永磁材料。稀土永磁材料在軍事領域的應用可以說無處不在。常規通信中，一端將聲音信號轉換成電信號，另一端將電信號轉換成聲音信號都需要借助電磁鐵，電機將電能轉化成動能，發電機將機械能轉化成電能轉化成電能都需要磁鐵的作用。在巡航導彈的制導中，永磁體的作用極為重要，如海灣戰爭中大顯神威的“愛國者[微博]”導彈就使用了4Kg的釹鐵硼永磁材料。國產的長劍、紅鳥、鷹擊等系列的導彈也離不開高性能的稀土永磁材料。