ใช้ในงานวิจัยด้านฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ โดยเฉพาะในการสร้างวัสดุที่มีคุณสมบัติแม่เหล็กเฉพาะตัว เนื่องจากโฮลเมียมมีโมเมนต์แม่เหล็กสูง ทำให้สารนี้เหมาะสำหรับการศึกษาพฤติกรรมแม่เหล็กในอุณหภูมิต่ำ นอกจากนี้ยังใช้เป็นแหล่งของธาตุโฮลเมียมในการสังเคราะห์สารประกอบอนินทรีย์ชนิดอื่น ๆ ที่ต้องการคุณสมบัติพิเศษ เช่น วัสดุเรืองแสงหรือเลเซอร์บางประเภท ยังไม่พบการใช้งานในเชิงพาณิชย์อย่างกว้างขวาง เนื่องจากมีต้นทุนสูงและใช้เฉพาะในงานวิจัยที่ต้องการความแม่นยำสูง