À la fin du XVIIIe siècle, les oxydes insolubles dans l'eau étaient appelés « terres ». Les terres rares sont un groupe d'oxydes métalliques difficilement solubles dans l'eau. Initialement découvertes en quantités rares et insignifiantes, elles ont été appelées « terres rares ». Les éléments métalliques de ces oxydes sont appelés « éléments de terres rares ». Les éléments de terres rares comprennent les 15 éléments du groupe des lanthanides du tableau périodique, ainsi que les éléments scandium et yttrium du groupe III.
Il a fallu plus de 150 ans, de la découverte du premier élément de terre rare, le yttrium, par le scientifique finlandais Gadolin en 1794, à la synthèse du dernier élément de terre rare, le prométhium, par le scientifique américain Marin et ses collègues en 1947, pour que les 17 éléments de terre rare soient identifiés. On sait maintenant que les éléments de terre rare comprennent les 15 éléments du groupe des lanthanides (lantane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, érbium, thulium, ytterbium et lutécium), ainsi que les éléments scandium et yttrium du groupe III. Comme le scandium et l'yttrium sont souvent associés aux éléments du groupe des lanthanides dans les gisements minéraux et présentent des propriétés chimiques similaires, ils sont également considérés comme des éléments de terre rare. Leurs caractéristiques communes sont que les électrons remplissent d'abord la couche externe, puis les couches 4f et 5d internes.
Les éléments de terre rare sont tous des métaux typiques, dont la réactivité chimique n'est dépassée que par celle des métaux alcalins et alcalino-terreux, mais est plus forte que celle des autres métaux. Les éléments de terre rare sont mous, ont une couleur argentée et de bonnes propriétés conductrices. Leur réactivité chimique leur permet de former des composés avec l'oxygène, le soufre et les halogènes, et ils ne se conservent pas bien dans l'air humide et sont solubles dans les acides dilués.
En raison de leur réactivité chimique, la découverte, la production et la séparation des éléments de terre rare sont difficiles. Le dernier élément de terre rare découvert, le prométhium, a été soigneusement séparé et purifié par échange d'ions à partir des produits de la fission de l'uranium par trois scientifiques, Marin et ses collègues. À l'époque, on pensait que cet élément n'existait pas dans la nature et qu'il s'agissait d'un véritable « élément rare ». Ce n'est qu'en 1965 qu'une usine de phosphate finlandaise a découvert du prométhium naturel lors du traitement de la phosphorite. Bien sûr, sa concentration dans la nature est très faible, atteignant seulement des niveaux traces. Les niveaux de concentration vont de haut à bas : abondant, faible, très faible et trace.