Oxid gadolíniaje široko používaný v lekárskej oblasti najmä preto, že hrá kľúčovú úlohu v kontrastných látkach pre magnetickú rezonanciu (MRI) a pri výrobe komponentov zdravotníckych zariadení. Na rozdiel od MRI je oxid gadolínium kľúčovou surovinou na výrobu kontrastných látok. Gadolíniové ióny môžu skrátiť čas relaxácie protónov v okolitých tkanivách, čím sa výrazne zlepší kontrast obrazu, čo pomáha jasne pozorovať nádory mozgu, cievne lézie, lézie brušných orgánov a pod. Je životne dôležitá pre včasnú diagnostiku a presnú liečbu chorôb. Okrem toho nové nanokontrastné činidlá na báze gadolínia majú tiež vyhliadky na uplatnenie v špičkových oblastiach, ako je molekulárne zobrazovanie. Pokiaľ ide o komponenty zdravotníckych zariadení, má dobrú odolnosť voči vysokým teplotám a odolnosť proti korózii. Môže sa použiť na výrobu tieniacich materiálov v röntgenových zariadeniach a zariadeniach na radiačnú terapiu na zníženie úniku žiarenia a zaistenie bezpečnosti personálu. Používa sa aj v niektorých vysoko presných lekárskych senzoroch, ktoré môžu zlepšiť stabilitu a citlivosť senzorov a používajú sa na detekciu slabých signálov v živých organizmoch.