Neodymi(III) sunfat phân hủy thành muối kiềm ở 890 ℃, và phân hủy thành oxit ở 1020 ℃:[3]

Cũng có tài liệu cho rằng nhiệt độ phân hủy thành oxit là 890 ℃[4], 927 ℃[5], 950 ℃.[6]

Nd2O2S có thể thu được bằng cách khử neodymi(III) sunfat với cacbon ủ ở nhiệt độ cao, trong khi than hoạt tính có thể thu được hỗn hợp Nd3S4 và Nd2O2S ở nhiệt độ cao hơn.[3] Sử dụng CS2 và N2 tác dụng với Nd2(SO4)3 ở nhiệt độ cao, có thể thu được các sunfua như Nd2S3 và Nd3S4.[7]