稀土元素的性质决定于稀土原子和稀土离子的电子结构特点。稀土元素的性质是与稀土元素在自然界中的存在和分布形式、稀土元素分离的方法以及稀土元素在各方面广泛应用密切相关的。为了更好地理解稀土元素分离和应用的原理，我们有必要先来研究一下稀土元素(金属和+3价离子)的物理和化学性质。稀土元素都是典型的金属，一般呈银灰色，其金属光泽介于铁和银之间。其中某些可以形成带颜色的盐的金属略具淡黄色(如镨、钕等)。稀土金属质地柔软，如铈和镧同锡一样柔软，但随着原子序数增大而有逐渐变硬的趋势。稀土金属具有延展性，其中铈、钐、镱延展性良好，例如铈能很好地轧成薄片抽成细丝。大部分稀土金属呈紧密六方晶格或面心立方晶格结构，只有钐为菱形结构，铕为体心立方结构。稀土金属(除铕、镱外)的密度和稀土金属(除镧、铕、镱外)的熔点都随着原子序数的增加而增加。就其密度而言，以钪为最小、钇次之，而铥和镥最大，这与它们的原子半径的变化趋势相一致。它们的沸点，镱最低，镧和铈最高。