In this work, Gd2O3:Eu3+ was synthesized by a multi-step chemical method with different molar concentration ratios [Eu3+]/[Gd3+] of 3, 4, 5, 6 and 7%. The synthesized products were annealed at different temperatures of 650, 850 and 900 oC. The as-synthesized and annealed samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), and differential thermal analysis (DTA) techniques. The optical properties of the synthesized samples were investigated by photoluminescence spectroscopy at room temperature. The results indicate that the synthesized Gd2O3:Eu3+ have highly spherical uniform morphology with the size range of 340 - 440 nm. The samples produced red luminescence and the strongest emission peak at 611 nm corresponding to 5D0–7F2 transition of Eu3+ ions. The synthesized Gd2O3:6%Eu3+ annealing at 850 oC exhibited strong luminescence, this is a promising materials in labeling and identification for biomedical applications.Trong nghiên cứu này, Gd2O3:Eu3+ được tổng hợp bằng phương pháp hóa học nhiều bước với các tỷ lệ nồng độ mol [Eu3+]/[Gd3+] khác nhau 3, 4, 5, 6 và 7%. Các sản phẩm sau khi tổng hợp được nung ở các nhiệt độ khác nhau 650, 850 và 900 oC. Đặc trưng của các mẫu sau khi tổng hợp và nung được khảo sát bởi nhiễu xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường (FESEM), phổ tia X tán xạ năng lượng (EDX) và kỹ thuật phân tích nhiệt vi sai (DTA). Tính chất quang học của các mẫu tổng hợp được khảo sát bằng phương pháp quang phổ phát quang ở nhiệt độ phòng. Kết quả cho thấy Gd2O3:Eu3+ thu được có dạng cầu đồng nhất cao với kích thước từ 340 - 440 nm. Các mẫu chế tạo phát quang màu đỏ và đỉnh phát xạ mạnh nhất ở bước sóng 611 nm tương ứng với chuyển dời 5D0–7F2 của ion Eu3+. Gd2O3:6%Eu3+ được ủ ở 850 oC thể hiện sự phát quang mạnh, đây là một vật liệu có triển vọng trong việc đánh dấu và nhận dạng cho các ứng dụng y sinh.