两个6s电子和一个4f电子所需的电离能比较低，所以一般能形成稳定的+3氧化态。除+3特征氧化态外，镧系元素还存在着一些不常见的氧化态。例如：铈、镨、钕、铽、镝存在+4氧化态，原因是它们的4f层保持或接近全空、半满或全充满的状态比较稳定，但只有+4氧化态的铈能存在于溶液中，它是很强的氧化剂。同理，铈、钕、钐、铕、铥、镱还存在+2氧化态。
原子半径和离子半径（镧系收缩）.与同族的钪、钇、镧原子半径逐渐增大的规律恰恰相反，从铈到镥则是逐渐减小。这种镧系元素的原子半径和离子半径随原子序