Lo zirconio ha quattro elettroni valance, due nel livello 4d e due nel livello 5s. Questo gli consente di combinarsi con altri elementi e ioni in diverse configurazioni. Ha cariche di valenza di +2, +3 e +4.
La carica del mantello più comune di zirconio è +4. Come l'alluminio, lo zirconio forma un ossido protettivo nell'aria. Se si accende lo zirconio, brucia nell'aria. L'OSHA limita l'esposizione dei lavoratori allo zirconio a 5 milligrammi per metro cubo d'aria, a causa del suo potenziale assorbimento nel corpo attraverso l'inalazione, la pelle o gli occhi. Lo zirconio è comune nella costruzione di reattori nucleari, in quanto non assorbe facilmente i neutroni. È anche importante per i convertitori catalitici trovati sulle automobili.
