โพรมีเทียม(III) ออกไซด์เป็นสารประกอบที่มีสูตรเคมี Pm₂O₃ เป็นรูปแบบได้บ่อยที่สุดของโพรมีเทียม

โพรมีเทียมออกไซด์มีอยู่ในรูปแบบผลึกหลัก 3 รูปแบบ: ^{[ 1 ]}

*a, b และ c คือพารามิเตอร์ของโครงผลึก, Z คือจำนวนหน่วยสูตรต่อหน่วยเซลล์, ความหนาแน่นคำนวณจากข้อมูลเอ็กซ์เรย์

โครงสร้างลูกบาศก์ที่อุณหภูมิต่ำจะเปลี่ยนเป็นโครงสร้างโมโนคลินิกเมื่อให้ความร้อนถึง 750–800  °C และการเปลี่ยนแปลงนี้สามารถย้อนกลับได้โดยการหลอมออกไซด์เท่านั้น การเปลี่ยนจากโครงสร้างโมโนคลินิกไปเป็นโครงสร้างหกเหลี่ยมเกิดขึ้นที่ 1740  °C