Neodīms ķīmisko elementu periodiskajā tabulā tiek apzīmēts ar simbolu Nd un atrodas 6. perioda f-blokā. Neodīma relatīvā atommasa ir 144,242, un tā atoms sastāv no 60 protoniem un 60 elektroniem (elektronu konfigurācija [Xe]4f⁴6s²). Neodīms pieder pie lantanoīdu jeb retzemju elementu grupas. Neodīms ir viens no visizplatītākajiem retzemju elementiem. To ierindo aptuveni 27. vietā starp ķīmiskajiem elementiem Zemes garozā.

18. gs. beigās Zviedrijā tika atklāti divi nozīmīgi minerāli. Viens no tiem bija itrijs, ko atklāja netālu no Iterbī pilsētas. Vēlāk izrādījās, ka tas satur deviņus jaunus elementus. Otrs minerāls, cerīts, tika atrasts pie Bastnēsas, un vēlāk izrādījās, ka tas satur septiņus jaunus elementus. Cerītu rūpīgi pētīja zviedru ķīmiķis Karls Gustavs Mūsanders (Carl Gustaf Mosander). 1839. gadā viņš sadalīja cerītu divās daļās, kuras viņš nosauca par cēriju un lantānu. K. G. Mūsanders uzskatīja, ka ir atklājis divus jaunus elementus. Tomēr divus gadus vēlāk viņš saprata, ka lantāns nav viens elements, bet divu citu elementu maisījums. Viņš tos nosauca par lantānu un didīmu. Vārdu “didīms” K. G. Mūsanders izvēlējās tāpēc, ka tā nozīme grieķu valodā ir ‘dvīnis’. Viņš uzskatīja, ka didīms ir identisks lantānam. Vēlāk ķīmiķi apstiprināja, ka divi K. G. Mūsandera atklājumi patiešām bija jauni elementi: cērijs un lantāns. Tomēr didīms nebija viens elements. Austriešu zinātnieks Karls Auers fon Velsbahs (Carl Auer von Welsbach) 1885. gadā atklāja, ka didīms sastāv no diviem jauniem elementiem. Jaunos elementus nosauca par neodīmu un prazeodīmu. K. A. fon Velsbahs vienu no tiem nodēvēja par neodīmu, kas nozīmē ‘jaunais dvīnis’, bet otru – par prazeodīmu, kas nozīmē ‘zaļais dvīnis’, jo prazeodīma savienojumi ir zaļā krāsā. K. G. Mūsanders, K. A. fon Velsbahs un citi tā laika ķīmiķi jaunos elementus pierādīja ar atomu spektroskopiju. Viņiem tā arī neizdevās izolēt jaunos elementus tīrā formā. Zinātnieki atklāja tikai elementu savienojumus, parasti ar skābekli (oksīdus). Pirmo reizi tīrs neodīma metāla paraugs tika iegūts tikai 1925. gadā. 

Neodīms dabā nav sastopams tīrā veidā, bet ir sastopams minerālos, kas satur vairākus retzemju metālu elementus. Tas tiek iegūts rūpnieciskā ceļā no šiem minerāliem. Vairuma lantanoīdu elementu galvenie avoti ir minerāli monacīts un bastnazīts. Neodīmu var iegūt no šiem minerāliem, izmantojot jonu apmaiņu un šķīdinātāju ekstrakciju. Elementu var iegūt arī, reducējot bezūdens neodīma hlorīdu vai fluorīdu ar kalciju. Neodīms ir viens no visizplatītākajiem retzemju elementiem. Tas ierindo to aptuveni 27. vietā starp ķīmiskajiem elementiem Zemes garozā. 

Dabā sastopami septiņi neodīma izotopi: neodīms-142 (27,2 %), neodīms-143 (12,2 %), neodīms-144 (23,8 %), neodīms-145 (8,3 %), neodīms-146 (17,2 %), neodīms-148 (5,7 %) un neodīms-150 (5,6 %). Divi no šiem izotopiem, neodīms-144 un neodīms-150, ir radioaktīvi. Neodīma-144 pussabrukšanas periods ir 2,1 × 10¹⁵ gadi un neodīma-150 pussabrukšanas periods ir 1,3 × 10²⁰ gadi. Kopumā līdz šim ir raksturoti vairāk nekā 30 neodīma radioizotopi. Visstabilākie ir dabā sastopamie izotopi neodīms-144 un neodīms-150, tāpēc praktiskos nolūkos tos pieskaita pie stabilajiem. Visiem pārējiem neodīma radioaktīvajiem izotopiem pussabrukšanas periodi ir īsāki par 10 dienām, un lielākajai daļai tie ir īsāki par minūti. Visstabilākais neodīma mākslīgais radioizotops ir neodīms-147 ar pussabrukšanas periodu 11 dienas.

Neodīms ir sudrabaini balts, mīksts metāls. Neodīma viršanas temperatūra ir 3074 ºC, tā kušanas temperatūra ir 1021 ºC. Neodīma blīvums ir 7,01 g/cm³ (dati no “CRC Ķīmijas un fizikas rokasgrāmatas, 86. izdevuma” (CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th Edition) Deivida Lida (David R. Lide) redakcijā). Neodīma atoma kovalentais rādiuss ir 188 pm, savukārt tā elektronegativitātes vērtība ir 1,14. 

Neodīms ātri oksidējas gaisā, veidojot dzeltenīgu oksīda kārtu (Nd₂O₃). Lai novērstu koroziju, to uzglabā zem eļļas vai inertas gāzes atmosfērā. Visbiežāk neodīms savienojumos sastopams ar oksidēšanās pakāpi +3, taču reti iespējama arī +2. Neodīms lēni reaģē ar aukstu ūdeni, bet aktīvāk – ar karstu, veidojot neodīma hidroksīdu (Nd(OH)₃). Tas aktīvi reaģē ar atšķaidītām skābēm, piemēram, sālsskābi (HCl), veidojot neodīma sāļus (piemēram, NdCl₃). 

Svarīgākais neodīma pielietojums ir sakausējums ar dzelzi un boru, lai izgatavotu ļoti spēcīgus magnētus. Šis atklājums 1983. gadā padarīja iespējamu daudzu elektronisko ierīču miniaturizāciju, tostarp mobilo telefonu, mikrofonu, skaļruņu un elektronisko mūzikas instrumentu. Šie magnēti tiek izmantoti arī automašīnu stiklu tīrītājos un vēja turbīnās. Neodīma-dzelzs-bora (NIB) magnēts ir viens no spēcīgākajiem zināmajiem magnētiem. Divi NIB magnēti var viens otru pievilkt tik stipri, ka tie saplīst. Šādi magnēti tiek izmantoti, piemēram, stereo skaļruņos. Neodīms kopā ar prazeodīmu ir viens no komponentiem didīma stiklā. Tas ir īpašs stikls brillēm, ko lieto stikla pūšanā un metināšanā. Elements iekrāso stiklu smalkos violetos, vīnsarkanos un pelēkos toņos. Neodīmu izmanto arī sauļošanās kabīņu stiklā, jo tas laiž cauri ultravioletos starus, bet bloķē infrasarkanos starus, kas rada siltumu. Neodīma stiklu izmanto lāzeru izgatavošanā. Viens no tiem ir lāzers, kas ir pazīstams kā neodīma-itrija-alumīnija (Nd:YAG) lāzers. Šo lāzeru izmanto plaušu vēža un noteiktu acu slimību ārstēšanā. Neodīma oksīdu un nitrātu izmanto kā katalizatorus polimerizācijas reakcijās.