นีโอดิเมียม (III) ออกไซด์หรือนีโอไดเมียมเซสควิออกไซด์เป็นสารประกอบทางเคมีที่ประกอบด้วยนีโอไดเมียมและออกซิเจน มีสูตร Nd2O3ละลายได้ในกรดและไม่ละลายในน้ำก่อตัวเป็นผลึกหกเหลี่ยมสีน้ำเงินอมเทาอ่อนมาก ไดไดเมียมที่เป็นส่วนผสมของธาตุหายาก ซึ่งก่อนหน้านี้เชื่อกันว่าเป็นธาตุนั้น บางส่วนประกอบด้วยนีโอไดเมียม (III) ออกไซด์
นีโอดิเมียมออกไซด์เป็นแหล่งนีโอไดเมียมที่มีความเสถียรทางความร้อนที่ไม่ละลายน้ำสูง เหมาะสำหรับงานแก้ว แก้วนำแสง และเซรามิกการใช้งานหลัก ได้แก่ เลเซอร์ การระบายสีและการย้อมสีแก้ว และไดอิเล็กทริก นอกจากนี้ นีโอไดเมียมออกไซด์มีจำหน่ายในรูปแบบเม็ด ชิ้น ชิ้นเป้าหมายการสปัตเตอร์ เม็ดยา และผงนาโน