在催化裂化和其它煉油催化劑中，稀土氧化物的作用機理是：稀土離子取代沸石晶格中的部分酸性質子和鈉離子，通過離子交換進入到沸石催化裂化催化劑中。離子交換后，稀土離子占沸石的質量分數為10％～13％。超穩Y型沸石用稀土混合物處理可得到稀土超穩Y型（REUSY）沸石。用于催化裂化催化劑的稀土資源中，典型的有鈰、鑭、釹和鐠的氧化物。

　　稀土能提高沸石的活性和汽油選擇性，并能抑制在再生器蒸汽焙燒環境中晶格破壞和脫鋁。通過阻止脫鋁，稀土交換的催化劑酸性中心濃度會相應提高。酸性中心數量的增加，有利于提高催化劑的活性和水熱穩定性。稀土交換對渣油催化裂化催化劑尤為重要，因為在渣油催化裂化裝置中催化劑再生條件更為苛刻，催化劑需要有更高的水熱穩定性。催化劑活性提高，能夠改善一次裂化和氫轉移反應。一次裂化反應有助于高價值液體收率的增加，而氫轉移反應能夠終止催化裂化汽油組分的分子裂化反應的發生，防止汽油組分過度裂化成液化氣組分C3和C4烯烴等。液化氣收率降低可以減少富氣產收率，而富氣產收率對催化裂化加工量有負面影響。

　　稀土交換對于催化劑平衡晶胞尺寸（UCS）也有直接影響。催化劑中的稀土能阻止平衡胞晶尺寸在再生過程中的收縮。稀土交換程度越高，催化劑平衡晶胞尺寸越大。降低催化裂化催化劑的平衡胞晶尺寸，會提高催化裂化汽油馬達法辛烷值。因此，催化劑中加入稀土氧化物，會降低催化裂化汽油馬達法辛烷值。

　　在選擇用稀土交換的催化劑前，煉油商必須評估目的產品收率和有關的需求。如果希望多產汽油，則應使用稀土催化劑；如果要使汽油辛烷值高，應該使用少的或僅有部分稀土的催化劑。對渣油催化裂化裝置的操作者來說，推薦使用稀土催化劑來改善催化劑的水熱穩定性。負載于氧化鋁上的稀土金屬能夠提高加氫裂化催化劑的加氫功能。根據美國專利US7538066（2009年5月），分散在載體上的稀土或金屬鐿能夠提高柴油加氫處理催化劑的活性。異構化催化劑也可利用稀土形成含有陽離子－去陽離子結合體，如鑭－HY沸石和錸－HY沸石，稀土可提高催化劑的活性、選擇性和穩定性。

　　稀土在裂化催化劑中有很多作用。首先，稀土能增強催化劑活性和沸石的熱穩定性。其次，催化劑必須進行高溫蒸汽下的再生，以燒掉占據沸石有效孔隙的越積越多的碳，稀土對此有重要作用。通過提高催化劑中稀土含量，還可產生其它重要影響。