Zirkonium imee helposti vetyä, typpeä ja happea, ja zirkoniumilla on vahva affiniteetti happea kohtaan, ja hapen liukeneminen zirkoniumiin 1000 asteessa voi merkittävästi lisätä sen tilavuutta. Zirkoniumin pintaan on helppo muodostaa oksidikalvo, joka on ulkonäöltään kiiltävä, joten se on ulkonäöltään teräksen kaltainen. Se on korroosionkestävä, mutta liukenee fluorivetyhappoon ja aqua regiaan. Korkeissa lämpötiloissa se voi reagoida ei-metallisten elementtien ja monien metallisten elementtien kanssa muodostaen kiinteitä liuoksia. Zirkoniumilla on hyvä plastisuus ja se on helppo työstää levyiksi, langoiksi jne. Zirkonium voi absorboida kuumennettaessa suuren määrän happea, vetyä, typpeä ja muita kaasuja, ja sitä voidaan käyttää vedyn varastointimateriaalina. Zirkoniumilla on parempi korroosionkestävyys kuin titaanilla ja se on lähellä niobiumia ja tantaalia. Zirkonium ja hafnium ovat kaksi metallia, jotka ovat kemiallisesti samanlaisia ja elävät yhdessä ja sisältävät radioaktiivisia aineita.