用作制取铈和其他铈盐的原料、石油催化剂，以及有机合成中的路易斯酸等。三氯化铈可作三氟甲磺酸铈的制取原料，后者是有机合成中的路易斯酸，用于傅－克酰基化反应。三氯化铈自身也是一种路易斯酸，用于傅－克烷基化反应。七水合三氯化铈与硼氢化钠共用时可作为Luche还原反应中的试剂。该反应是有机合成中将α,β-不饱和酮还原的常用方法之一。例如，香芹酮在三氯化铈和硼氢化钠共同作用下，可以控制只有羰基双键被还原，生成（1），而不产生（2）；而无三氯化铈时，产物则为（1）和（2）的混合物。另一例子是用三氯化铈促进的酮的烷