Das Vorkommen von Dysprosium in der kontinentalen Erdkruste beträgt etwa 5,2 ppm. Es liegt damit in seiner Häufigkeit hinter den meisten leichten Seltenen Erden wie Cer, Neodym oder Samarium, aber vor den meisten schweren wie Erbium, Ytterbium oder Holmium.

Minerale mit besonders hohem Dysprosiumanteil sind beispielsweise Xenotim und Gadolinit-(Y). Die für die Gewinnung von anderen Lanthanoiden wichtigen Erze Monazit und Bastnäsit enthalten dagegen nur geringe Mengen Dysprosium.

Die wichtigsten Quelle für Dysprosium sind ionenadsorbierende Tonminerale (Tonlagerstätten) aus Südchina (Provinzen Jiangxi und Guangdong) und Myanmar.

Die Seltenen Erden sind in den Tonlagerstätten nicht Teil einer Kristallstruktur, sondern als Ionen an Tonpartikel adsorbiert. Dadurch lassen sie sich durch ein Ionenaustauschverfahren besonders einfach und kostengünstig gewinnen. Entscheidend ist, dass diese Lagerstätten stark mit den begehrten schweren Seltenen Erden wie Dysprosium und Terbium angereichert sind.

Nach einer aufwändigen Abtrennung der anderen Dysprosiumbegleiter wird das Oxid mit Fluorwasserstoff zum Dysprosiumfluorid umgesetzt. Anschließend wird mit Calcium unter Bildung von Calciumfluorid zum metallischen Dysprosium reduziert. Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verunreinigungen erfolgen in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum. Nach einer Destillation im Hochvakuum gelangt man zum hochreinen Dysprosium.

Die kommerzielle Trennung erfolgt durch Flüssig-Flüssig-Extraktion oder Ionenaustauschverfahren. Das Metall wird durch metallothermische Reduktion der wasserfreien Halogenide mit Alkali- oder Erdalkalimetallen hergestellt. Das Metall wird durch Vakuumdestillation weiter gereinigt. Dysprosium existiert in drei allotropen (strukturellen) Formen. Die α-Phase ist dicht besetzt hexagonal (HCP [vgl. Kristallstrukturen]) mit a = 3,5915 Å und c = 5,6501 Å bei Raumtemperatur. Bei Abkühlung auf ~90 K (-183 °C bzw. -297 °F) wird die ferromagnetische Ordnung von einer orthorhombischen Verzerrung des HCP-Gitters begleitet. Die β-Phase hat a = 3,595 Å, b = 6,184 Å und c = 5,678 Å bei 86 K (-187 °C, oder -305 °F). Die γ-Phase ist körperzentriert kubisch (BCC) mit a = 4,03 Å bei 1381 °C (2518 °F).

Die Haupteinsatzgebiete von Dysprosium sind Legierungszusätze zu Nd₂Fe₁₄B-Permanent­magnet­werk­stoffen (bei denen ein Teil des Neodyms durch Dysprosium ersetzt ist), um sowohl den Curie-Punkt als auch insbesondere die Koerzitiv­feld­stärke zu erhöhen und damit das Hoch­temperatur­verhalten der Legierung zu verbessern. Das Metall ist auch Bestandteil des magneto­striktiven Terfenol D (Tb_0,3Dy_0,7Fe₂).

Dysprosium wird wegen seines relativ hohen Neutronen­absorptions­quer­schnitts in Steuer­stäben für Kernreaktoren verwendet; seine Verbindungen wurden zur Herstellung von Laser­materialien und Phosphor­aktivatoren sowie in Halogen-Metall­dampf­lampen verwendet.

Die wirtschaftliche und technische Bedeutung von Dysprosium ist relativ gering. So wird seine Fördermenge auf weniger als 100 Tonnen pro Jahr geschätzt. Es findet Verwendung in verschiedenen Legierungen, in Spezialmagneten und mit Blei legiert als Abschirm­material in Kern­reaktoren. Jedoch gerade die Verwendung in den Magneten für Wind­kraft­anlagen hat diese Metalle der Seltenen Erden zum raren Rohstoff gemacht, zudem drosselt der weltweit größte Lieferant China seine Lieferung, um die eigene Wert­schöpfung zu erhöhen.

Cer wird hauptsächlich aus cerhaltigem Monazit und Bastnäsit gewonnen. Es kommt auch in Allanit, Zerit, Samarskit und dem Titanmineral Perowskit vor. Es wird in den USA, China, Russland, Australien und Indien abgebaut.

In der Natur kommen vier stabile bzw. besonders langlebige Isotope vor: stabiles Cer-140 (88,48 Prozent) und radioaktives Cer-142 (11,08 Prozent), Cer-138 (0,25 Prozent) und Cer-136 (0,19 Prozent). Ohne die Kernisomeren wurden insgesamt 38 radioaktive Isotope von Cer charakterisiert. Sie liegen in der Masse zwischen 119 und 157 mit Halbwertszeiten von nur 1,02 Sekunden für Cer-151 und 5 × 10¹⁶ Jahren für Cer-142.

Das Metall wird durch Elektrolyse und metallo­thermische Reduktion der Halogenide mit Alkali- oder Erd­alkali­metallen hergestellt. Es existiert in vier allotropen (strukturellen) Formen. Die α-Phase ist flächen­zentriert kubisch (FCC) mit a = 4,85 Å bei 77 K (-196 °C, oder -321 °F). Die β-Phase bildet sich knapp unter Raum­temperatur und ist doppelt dicht gepackt hexagonal (DHCP) mit a = 3.6810 Å und c = 11.857 Å. Die γ-Phase ist die Raum­tempe­ratur­form und ist kubisch flächen­zentriert (FCC) mit a = 5.1610 Å bei 24 °C (75 °F). Die δ-Phase ist kubisch-körper­zentriert (BCC) mit a = 4,12 Å bei 757 °C (1.395 °F).

Nach einer aufwendigen Abtrennung der Cer-Begleiter wird das Oxid mit Fluor­wasser­stoff zum Cer­fluorid umgesetzt. Anschließend wird es mit Calcium unter Bildung von Calcium­fluorid zum Cer reduziert. Die Abtrennung verbleibender Calciumreste und Verun­reinigungen erfolgt in einer zusätzlichen Umschmelzung im Vakuum.

Obwohl Seltene Erden als kritische Rohstoffe eingestuft werden, trifft Knappheit nicht auf alle Seltenerdelemente zu. Wie bereits erwähnt ist Cer das häufigste unter den Seltenen Erden. Da die Seltenen Erden in Lagerstätten stets zusammen vorkommen und abgebaut werden, führt dies bei Cer (und Lanthan, dem zweithäufigsten Seltenerdelement) zu einer erheblichen und anhaltenden Überproduktion.

Trotz Nachfrage nach Cer und Lanthan, ist diese bei weitem nicht groß genug, um das massive Angebot aufzunehmen, das durch den Abbau anfällt.

Seine Fähigkeit, zwischen den Oxidationsstufen Ce³⁺ und Ce⁴⁺ zu wechseln, macht es besonders nützlich in katalytischen und redoxaktiven Prozessen. Die größte Anwendung für Cer ist etwa in Auto-Abgaskatalysatoren. In Drei-Wege-Katalysatoren ist Ceroxid eine entscheidende Komponente. Ein weiterer großer Anwendungsbereich ist in Fluid Catalytic Cracking(FCC)-Katalysatoren in Ölraffinerien.

Ceroxid (CeO₂) ist außerdem ein hervorragendes Poliermittel für Glas, Linsen und Siliziumwafern.

In der Glas- und Keramikindustrie wird Cer Glas und Glasuren als Zusatzstoff beigemischt, um bestimmte Eigenschaften zu erreichen. Etwa zum Entfärben durch die Beseitigung von Verunreinigungen im Glas und Keramikglasuren. Dadurch wird Glas klarer und Keramikglasur reiner. Cer kann Glas auch eine gelbe Färbung verleihen, die als Schutz vor UV-Strahlung genutzt wird.

Cer wird auch weiterhin für Beleuchtungen genutzt. In Energiesparlampen verbessert Cer in Leuchtstoffphosphoren die Lichtqualität. In weißen LEDs sind Cer-dotierte Leuchtstoffe (z.B. YAG:Ce) die Schlüsselkomponente. 

In kleinen Mengen Aluminium- oder Magnesiumlegierungen zugesetzt, verbessert es deren Korrosionsbeständigkeit und mechanische Eigenschaften.

Cerhaltige Beschichtungen und Konversionsschichten (z.B. auf Aluminium oder Stahl) bieten einen hervorragenden Schutz gegen Korrosion und werden als umweltfreundlichere Alternative zu chromathaltigen Beschichtungen erforscht.

Cerdioxid-basierte Materialien werden in Festoxid-Brennstoffzellen als Elektrolyt verwendet, da sie Ionen leitfähig sind.

Cer-reiche Legierungen (z.B. mit Kobalt oder Eisen) können Wasserstoff absorbieren und wieder abgeben und sind Gegenstand der Forschung für Speichertechnologien.

Cer wird auch heute noch für den Zündstein in Feuerzeugen verwendet, eine der ersten kommerziellen Anwendungen des Elements im 19. Jahrhundert, eingeführt vom geschäftstüchtigen Chemiker Carl Auer von Welsbach.

Das silbrigweiß glänzende Metall ist hinter Europium das zweitreaktivste Element der Lanthanide. Oberflächliche Verletzungen der schützenden gelben Oxidschicht entzünden das Metall. Oberhalb von 150 °C verbrennt es unter heftigem Glühen zum Cerdioxid. Mit Wasser reagiert es zum Cerhydroxid.

Cer kommt in Verbindungen als dreiwertiges, farbloses oder vierwertiges, gelbes bis orangefarbenes Kation vor.

Unter Wärmeeinfluss wird es durch Ethanol und Wasser sehr stark angegriffen. Auch in Laugen wird es unter Bildung von Cer-Hydroxiden stark angegriffen. In Säuren wird es zu Salzen gelöst. Da sich die chemischen Eigenschaften der Seltenen Erden ähneln, wird metallisches Cer selten in Reinform eingesetzt, sondern in der Mischung, in der es bei der Herstellung aus den Seltenerd-Mineralien anfällt, dem sogenannten Mischmetall.

Cer ist, wie alle Lanthanoide, leicht giftig. Metallisches Cer kann sich schon ab 65 °C entzünden. Als fein verteiltes Metall kann es sich an der Luft ohne Energiezufuhr erhitzen und schließlich entzünden. Die Zünd­bereit­schaft hängt u. a. sehr stark von der Korngröße und dem Verteilungsgrad ab. Cerbrände dürfen nicht mit Wasser gelöscht werden, da sich dabei explosives Wasserstoffgas entwickeln würde.

Cer unterscheidet sich neben Praseodym und Terbium von den anderen Seltenen Erden dadurch, dass es Verbindungen bildet, in denen seine Oxidationsstufe +4 ist. In Lösungen ist es sogar die einzige Seltene Erde, die eine +4 Oxidationsstufe aufweist. Salze des Ce⁴⁺-Ions (Kernsalze), die leistungsfähige, aber stabile Oxidationsmittel sind, werden in der analytischen Chemie verwendet, um oxidierbare Substanzen wie Eisen (Eisen in der Oxidationszone +2) zu bestimmen. Cer in seinem Oxidationszustand von +3 verhält sich wie eine typische Seltene Erde.

Der deutsche Chemiker Martin Heinrich Klaproth analysierte 1789 das Mineral Zirkon. Der Name leitet sich vom arabischen "zarqun" (goldfarben) oder persischen "zargun" (goldähnlich) ab, inspiriert durch die Farbe von Zirkon-Edelsteinen.
Dem schwedischen Forscher Jöns Jakob Berzelius gelang es 1824, unreines Zirconiummetall herzustellen. Allerdings war es wegen der Verunreinigung nicht nutzbar.

Den niederländischen Chemikern Jan Hendrik de Boer und Anton Eduard van Arkel gelang es 1914 erstmals hochreines Zirconium herzustellen.

Die industrielle Verwendung begann in den 1940er mit dem US-Atomprogramm, als man entdeckte, dass Zirconium ideale Eigenschaften für Kernreaktoren hat. Die US-Firma Kroll Metals entwickelte in den 1950ern eine Zirkoniumlegierung, die bis heute in Reaktoren genutzt wird.

Ab den 1960er Jahren werden Zirkoniumwerkstoffe in Hüftimplantaten und Zahnkronen eingesetzt.

Zirkonium wird als Zirkoniumdioxid und als Zirkonmetall verwendet.

Die wichtigste Anwendung von Zirkoniummetall ist in der Kernkraft, wo es ein wichtiges Material für die Brennstabhüllen in Kernreaktoren ist, da es Neutronen kaum absorbiert und somit die Kettenreaktion nicht behindert. Diese Zirkoniumhülle darf jedoch kein Hafnium enthalten. Da Zirkonium Hitze und Korrosion im Kühlwasser standhält, wird es auch in Reaktordruckbehälter-Innenverkleidungen verwendet.

In der chemischen Industrie wird es als Schutz vor aggressiven Chemikalien in Tanks und Wärmetauschern verwendet.

Zirkoniummetall eignet sich auch für Superlegierungen in Turbinenschaufeln von Flugzeugen.

Zirkoniumdioxid wird aufgrund seiner Biokompabilität in medizinischen Implantaten eingesetzt. Weitere Anwendungen sind Hochtemperaturkeramiken, Halbleiter und verschleißfeste Beschichtungen.

Zirkon, das wichtigste Zirkoniummineral enthält zu etwa 50 Prozent Zirkoniumdioxid. Der Hafniumgehalt variiert je nach Lagerstätte, liegt aber zwischen einem und vier Prozent.

Aufgrund der starken chemischen Ähnlichkeit von Hafnium und Zirkonium ist die Trennung der beiden Elemente voneinander sehr aufwändig und teuer. Die bevorzugten Methoden zur Trennung von Hafnium und Zirkonium sind Ionenaustausch- und Lösungsmittelextraktionstechniken.
Für manche Zwecke ist die Trennung der beiden Elemente allerdings nicht erforderlich.

Australien dominiert mit etwa 30 Prozent die Förderung von Zirkon. Das Land verfügt auch über die mit Abstand größten Zirkonreserven der Welt. Weltmarkführer ist auch das australischen Unternehmen Iluka Resources.

Südafrika ist der zweitgrößte Förderer von Zirkon, gefolgt von Mosambik.

Auch die USA fördern Zirkon. Das US-Unternehmen Tronox gehört global zu den Top-3 Zirkonciumplayern sowie auch Rio Tinto.

Die globalen Fördermengen von Zirkon belaufen sich auf etwa 1,5 Millionen Tonnen. Die Produktion von Zirkonmetall beträgt schätzungsweise 6000 Tonnen.

Chromit und Olivin können in einigen Gießereianwendungen anstelle von Zirkon verwendet werden. Auch Dolomit und Spinell können Zirkon in bestimmten Hochtemperaturanwendungen ersetzen.
Niob (Columbium), Edelstahl und Tantal bieten in begrenztem Umfang Ersatz für Kernanwendungen.
Titan und synthetische Materialien können in einigen chemischen Verarbeitungsanlagen als Ersatz dienen.
Bor- oder Cadmium-Silber-Indium-Legierungen werden manchmal anstelle von Hafniummetall in Steuerstäben von Kernkraftwerken verwendet.
Zirkonium kann in bestimmten Superlegierungen austauschbar mit Hafnium verwendet werden.