Cirkonij lako apsorbira vodik, dušik i kisik, a cirkonij ima jak afinitet za kisik, a otapanje kisika u cirkoniju na 1000 stupnjeva može značajno povećati njegov volumen. Na površini cirkonija lako se oblikuje oksidni film, koji ima sjajan izgled, pa je izgledom sličan čeliku. Otporan je na koroziju, ali topiv u fluorovodičnoj kiselini i aqua regia. Na visokim temperaturama može reagirati s nemetalnim elementima i mnogim metalnim elementima stvarajući čvrste otopine. Cirkonij ima dobru plastičnost i lako se prerađuje u ploče, žice itd. Cirkonij može apsorbirati veliku količinu kisika, vodika, dušika i drugih plinova kada se zagrijava, te se može koristiti kao materijal za skladištenje vodika. Cirkonij ima bolju otpornost na koroziju od titana i blizak je niobiju i tantalu. Cirkonij i hafnij su dva metala koja su kemijski slična i koegzistiraju zajedno te sadrže radioaktivne tvari.