Gadolinium oksidadigunakan secara meluas dalam bidang perubatan terutamanya kerana ia memainkan peranan penting dalam agen kontras pengimejan resonans magnetik (MRI) dan pembuatan komponen peralatan perubatan. Dalam kontras MRI, gadolinium oksida adalah bahan mentah utama untuk menghasilkan agen kontras. Ion gadolinium boleh memendekkan masa kelonggaran proton dalam tisu sekeliling, meningkatkan kontras imej dengan ketara, yang membantu memerhati dengan jelas tumor otak, lesi vaskular, lesi organ perut dan sebagainya. Ia adalah penting untuk diagnosis awal dan rawatan penyakit yang tepat. Selain itu, ejen kontras nano berasaskan gadolinium baharu juga mempunyai prospek aplikasi dalam bidang termaju seperti pengimejan molekul. Dari segi komponen peralatan perubatan, ia mempunyai rintangan suhu tinggi dan rintangan kakisan yang baik. Ia boleh digunakan untuk membuat bahan perisai dalam peralatan sinar-X dan peralatan terapi sinaran untuk mengurangkan kebocoran sinaran dan memastikan keselamatan kakitangan. Ia juga digunakan dalam beberapa penderia perubatan berketepatan tinggi, yang boleh meningkatkan kestabilan dan sensitiviti penderia dan digunakan untuk mengesan isyarat lemah dalam organisma hidup.