稀土氧化物、氢氧化物、碳酸盐或稀土金属与硝酸作用可生成相应的稀土硝酸盐，将溶液蒸发结晶可获得水合硝酸盐。水合硝酸盐组成为RE(NO₃)₃•nH₂O，其中n=3、4、5、6。无水硝酸盐可用氧化物在加压下与四氧化二氮于150℃下反应制得，而轻稀土无水硝酸盐则可直接采用真空加热使水合物脱水制得。

稀土硝酸盐在水中的溶解度很大（＞2摩尔/升，25℃），且随温度升高而增大，也可溶于乙醇、丙酮、乙醚及乙腈等极性溶剂中。稀土硝酸盐受热易分解，释放出氧和氮氧化合物，生成碱式盐，最后转变为稀土氧化物。

稀土硝酸复盐主要有La(NO₃)₃•2NH₄NO₃、Y(NO₃)₃•2NH₄NO₃、Ce(NO₃)₃•2KNO₃•2H₂O、La(NO₃)₃•3Mg(NO₃)₂•24H₂O等，可用复盐分级结晶法分离单一稀土元素。此外，离子半径约为0.08纳米的其他二价金属离子也可与稀土硝酸盐形成复盐，如2Nd(NO₃)₃•3Mn(NO₃)₂•24H₂O，其复盐溶解度随着二价离子半径的增大而增加。