稀土元素间化学性质十分相近,元素的化学性质及一些物理性质,最主要取决于其最外电子层结构。下图示出稀土元素原子的外部电子层结构。从图表中看出,镧系元素随着原子序数的增加,其原子的最外两个电子层(表中的O层和P层)的结构几乎没有变化。镧系元素在通常情况下,是以正三阶为其特征价态,但是某些稀土元素也还存在正四价和正二价状态。
从图表中还看出:稀土元素的最外两层的电子组态基本相似,在化学反应中表现出典型的金属性质,容易失去三个电子,呈正三价。稀土元素比其他金属元素活泼,其中的镧最活泼,其活性由镧到镥递减,与酸作用反应最激烈,不与碱起反应,稀土金属与水作用可以放出氢气。