ניוביום דומה מאוד לטנטלום וזירקוניום במובנים רבים. הוא מגיב עם פלואור בטמפרטורת החדר, כלור ומימן ב-200 מעלות, וחנקן ב-400 מעלות, והמוצרים הם בדרך כלל תרכובות לא-הומוגניות בין תאי. מתכת ניוביום מתחמצנת באוויר ב-200 מעלות ועמידה בפני אלקליות וחומצות מותכות, כולל אקווה רג'יה, חומצה הידרוכלורית, חומצה גופרתית, חומצה חנקתית וחומצה זרחתית. עם זאת, חומצה הידרופלואורית ותערובת של חומצות הידרופלואוריות וחנקתיות עלולות לתקוף את הניוביום.
למרות שניוביום יכול ליצור מגוון של תרכובות במצב החמצון של +5 עד -1, הוא נמצא לרוב במצב החמצון +5. תרכובות ניוביום עם מצב חמצון מתחת ל-+5 מכילות כולן קשרי ניוביום-ניוביום.
תחמוצות וסולפידים
לתחמוצות ניוביום יכולות להיות מצבי החמצון הבאים: +5 (Nb2O5), +4 (NbO2) ו-+3 (Nb2O3) ולעיתים רחוקות, +2 (NbO). ניוביום פנטאוקסיד הוא תחמוצת הניוביום הנפוצה ביותר, והכנת מתכת הניוביום וכל תרכובות הניוביום צריכה להתחיל בה. להכנת ניובאט, ניתן להמיס ניוביום פנטאוקסיד בתמיסת הידרוקסיד אלקליין, או להמיס בתחמוצת מתכת אלקלית. לליתיום ניובאט (LiNbO3) יש מבנה גבישי מטריגונל מסוג פרוסקיט, בעוד שלנטנום ניובט מכיל יוני NbO3- מבודדים. תרכובות ידועות אחרות כוללות ניוביום גופרתי (NbS2), היוצר מבנה שכבות.
ניתן להוסיף שכבה דקה של ניוביום פנטאוקסיד לפני השטח של החומר על ידי שקיעת אדים כימית או שקיעת שכבה אטומית, ושתי השיטות משתמשות בעקרון שאתנול ניוביום (V) יתפרק ביותר מ-350 מעלות.
Halide
ניוביום יכול ליצור הלידים עם מצבי חמצון {{0}} ו-+4, כמו גם תרכובות תת-סטוכיומטריות שונות. ניוביום פנטליד (NbX5) מכיל אטום מרכזי ניוביום אוקטהדרלי. ניוביום פנטפלואוריד (NbF5) הוא מוצק לבן עם נקודת התכה של 79.0 מעלות, בעוד שניוביום פנטכלוריד (NbCl5) הוא צהוב עם נקודת התכה של 203.4 מעלות. שניהם יכולים לעבור הידרוליזה ליצירת תחמוצות ותחמוצות הליד, כגון NbOCl3. ניוביום פנטכלוריד הוא גם מגיב נדיף שניתן להשתמש בו בסינתזה של תרכובות אורגנו-מתכתיות שונות, כולל דיכלורודיניובן ((C5H5)2NbCl2). ניוביום טטרהאלידים (NbX4) הם פולימרים כהים עם קשרי ניוביום-ניוביום, כגון ניוביום טטרה-פלואוריד שחור, היגרוסקופי (NbF4) וניוביום טטרה-כלוריד חום (NbCl4).
אנינציות ניוביום הליד קיימות גם מכיוון שהפנטהאלידים של ניוב הם כולם חומצות לואיס. אחד החשובים שבהם הוא [NbF7], שהיא תרכובת ביניים בהפרדת המינרלים של ניוביום וטנטלום. זה הופך בקלות רבה יותר לאוקסיפנטפלואוריד מאשר עמיתו הטנטלום. קומפלקסים הלוגנים אחרים כוללים [NbCl6]:
Nb2Cl10+ 2Cl→ 2 [NbCl6]
ניוביום גם יוצר מגוון של אשכולות הלידים מופחתים, כגון [Nb6Cl18].
ניטרידים וקרבידים
ניוביום ניטריד (NbN) הופך למוליך-על בטמפרטורות נמוכות ומשמש בגלאי אינפרא אדום. ה-Niobium carbide העיקרי הוא NbC, שהוא קשה במיוחד והוא חומר קרמי עקשן שיכול לשמש כחומר סיבי כלי חיתוך.