Połysk metali ziem rzadkich leży pomiędzy srebrem i żelazem. Zawartość zanieczyszczeń ma istotny wpływ na ich właściwości, dlatego często w literaturze występują istotne różnice we właściwościach fizycznych. Lantan jest nadprzewodnikiem w temperaturze 6K. Większość metali ziem rzadkich wykazuje paramagnetyzm, a gadolin ma silniejszy ferromagnetyzm niż żelazo w stopniu 0. Terb, dysproz, holm, erb itp. również wykazują ferromagnetyzm w niskich temperaturach. Niskie temperatury topnienia lantanu i ceru, a także wysokie ciśnienie pary samaru, europu i iterbu, wykazują znaczne różnice we właściwościach fizycznych metali ziem rzadkich. Przekroje absorpcji neutronów termicznych samaru, europu i gadolinu są większe niż przekroje kadmu i boru, które są powszechnie stosowane jako materiały kontrolne w reaktorach jądrowych. Metale ziem rzadkich charakteryzują się plastycznością, przy czym najlepsze są samar i iterb. Z wyjątkiem itru, pierwiastki ziem rzadkich z grupy itru mają wyższą twardość niż pierwiastki ziem rzadkich z grupy ceru.
Metale ziem rzadkich mają silną aktywność chemiczną. Podczas interakcji z tlenem wytwarza bardzo stabilne tlenki typu R2O3 (R oznacza metale ziem rzadkich). Cer, prazeodym i terb wytwarzają również tlenki typu CeO2, Pr6O11, PrO2, Tb4O7 i TbO2. Ich standardowe ciepło tworzenia i ujemna standardowa entalpia swobodna są większe niż wartości tlenków wapnia, glinu i magnezu. Temperatura topnienia tlenków metali ziem rzadkich przekracza 2000 stopni. Europ ma największy promień atomowy i najbardziej aktywne właściwości. Pod wpływem powietrza o temperaturze pokojowej natychmiast traci metaliczny połysk i szybko utlenia się do postaci proszku. Lantan, cer, prazeodym i neodym są również podatne na utlenianie, tworząc warstwy tlenkowe na powierzchni. Metal itr, gadolin i lutet mają dużą odporność na korozję i mogą zachować swój metaliczny połysk przez długi czas. Metale ziem rzadkich mogą reagować z wodą z różną szybkością. Europ reaguje gwałtownie z zimną wodą, wydzielając wodór. Metale ziem rzadkich z grupy ceru reagują powoli z wodą w temperaturze pokojowej, a reakcja przyspiesza wraz ze wzrostem temperatury. Metale ziem rzadkich z grupy itru są stosunkowo stabilne. Metale ziem rzadkich reagują z halogenami w wysokich temperaturach, tworząc halogenki+2,+3 i+4 walencyjne. Bezwodne halogenki charakteryzują się silną absorpcją wody i łatwo ulegają hydrolizie, tworząc halogenki typu ROX (X oznacza halogen). Metale ziem rzadkich mogą również reagować z borem, węglem, siarką, fosforem, wodorem i azotem, tworząc odpowiednie związki. Stopy metali ziem rzadkich, takie jak stop lantanu i niklu (LaNi5), mają zdolność pochłaniania dużych ilości wodoru i są doskonałymi materiałami do magazynowania wodoru.