稀土元素間化學性質十分相近，元素的化學性質及一些物理性質，最主要取決于其最外電子層結構。下圖示出稀土元素原子的外部電子層結構。從圖表中看出，鑭系元素隨著原子序數的增加，其原子的最外兩個電子層（表中的O層和P層）的結構幾乎沒有變化。鑭系元素在通常情況下，是以正三階為其特征價態(tài)，但是某些稀土元素也還存在正四價和正二價狀態(tài)。

從圖表中還看出：稀土元素的最外兩層的電子組態(tài)基本相似，在化學反應中表現(xiàn)出典型的金屬性質，容易失去三個電子，呈正三價。稀土元素比其他金屬元素活潑，其中的鑭最活潑，其活性由鑭到镥遞減，與酸作用反應最激烈，不與堿起反應，稀土金屬與水作用可以放出氫氣。