三氯化铈为无色易潮解块状结晶或粉末状，露置于潮湿空气中时，迅速吸收水分生成组成不定的水合物。易溶于水，可溶于乙醇和丙酮。

三氯化铈可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。

将稀土硫酸铵复盐与氢氧化钠反应，转化为氢氧化稀土。再用空气将后者中的铈氧化为四价铈，以稀盐酸浸出使铈富集，再经溶解、萃取、结晶，制得三氯化铈。

Ce(OH)3+3HCl→CeCl3+3H2O