Fou identificat el 1886 per P.E.L. Boisbaudran, que li donà aquest nom en honor del científic finlandès Gadolini; actua amb una valència de +3 i es diferencia dels altres lantànids per la seva estructura electrònica, [Xe]4f75d16s2, en la qual tots set orbitals dels nivells f són ocupats per un electró desaparellat, que confereix a aquesta configuració una estabilitat particular. En l’estat metàl·lic es presenta amb una estructura cristal·lina del tipus hexagonal compacte, que a alta temperatura es transforma en la varietat cúbica centrada. És l’únic metall del grup dels lantànids que és ferromagnètic a la temperatura ordinària; el seu punt de Curie és de 17°C, i per sota d’aquesta temperatura esdevé paramagnètic. Hom l’aïlla de les altres terres rares per extracció amb solvents o per bescanvi iònic. Dos dels seus isòtops, els de nombre de massa 155 i 157, tenen una extraordinària secció de captura per als neutrons tèrmics, per la qual cosa el gadolini és emprat en forma de complex orgànic en les barres de control dels reactors nuclears.
Propietats físiques del gadolini
| nombre atòmic | 64 |
| pes atòmic | 157,25 |
| estructura electrònica | [Xe] 4f75d16s2 |
| estat d’oxidació | +3 |
| densitat | 7,89 g/ml |
| punt de fusió | 1311ºC |
| punt d’ebullició | 3233ºC |
| radi iònic | (Gd+3): 0,938 Å |
| potencial d’ionització, en eV | I: 6,14 |
| II: 12,1 |