氧化铈也称二氧化铈，分子式是CeO2。可用作抛光材料、催化剂、紫外线吸收剂、燃料电池电解质、汽车尾气吸收剂、电子陶瓷等。另外，癌症研究界正积极地研究二氧化铈，它也与用于牙齿植入物的氧化锆相似，具有生物相容性和安全性。
稀土抛光作用
稀土抛光粉具有抛光速度快、光洁度高和使用寿命长的优点，与传统抛光粉——铁红粉相比，不污染环境，易于从沾着物上除去等优点。用氧化铈抛光粉抛光透镜，一分钟完成的工作量，如用氧化铁抛光粉则需要30～60分钟。所以，稀土抛光粉具有用量少、抛光速度快以及抛光效率高的优点。而且能改变抛光质量和操作环境。
光学镜头等以使用高铈抛光粉为宜；低铈抛光粉广泛用于平板玻璃、显像管玻璃、眼镜片等的玻璃抛光。
催化剂上的应用
二氧化铈不仅具有独特的储氧、放氧功能，而且又是稀土氧化物系列中活性最高的一个氧化物催化剂。电极在燃料电池电化学反应中作用至关重要，电极不仅是燃料电池中不可缺少的重要组成部分，也兼做电化学反应的催化剂。因此在许多场合下二氧化铈可作为助剂来提高催化剂的催化性能。
用于紫外吸收制品
在高档化妆品中，采用纳米CeO2及SiO2表面包裹的复合物作为主要的紫外线吸收材料，克服TiO2或ZnO颜色有苍白感和紫外吸收率低的缺点。
除了可以在化妆品使用外，纳米CeO2还可以添加到聚合物中制得防紫外线老化纤维，制得具有优良防的紫外线遮蔽率及热辐射遮蔽率的化纤面料。性能优于目前所用的TiO2，ZnO，SiO2。此外，纳米CeO2还可以加入涂料中，抵御紫外线，降低聚合物的老化降解速度。