זירקוניום סופג בקלות מימן, חנקן וחמצן, ולזירקוניום יש זיקה חזקה לחמצן, והמסה של חמצן בזירקוניום ב-1000 מעלות יכולה להגדיל משמעותית את נפחו. על פני השטח של זירקוניום קל ליצור סרט תחמוצת, בעל מראה מבריק, ולכן המראה שלו דומה לפלדה. הוא עמיד בפני קורוזיה, אך מסיס בחומצה הידרופלואורית ובאקווה רג'יה. בטמפרטורות גבוהות, הוא יכול להגיב עם אלמנטים לא מתכתיים ועם אלמנטים מתכתיים רבים כדי ליצור פתרונות מוצקים. לזרקוניום יש פלסטיות טובה והוא קל לעיבוד לצלחות, חוטים וכו'. זירקוניום יכול לספוג כמות גדולה של חמצן, מימן, חנקן וגזים אחרים בחימום, ויכול לשמש כחומר אחסון מימן. לזירקוניום עמידות בפני קורוזיה טובה יותר מטיטניום והוא קרוב לניוביום וטנטלום. זירקוניום והפניום הן שתי מתכות הדומות מבחינה כימית ומתקיימות יחד ומכילות חומרים רדיואקטיביים.