氧化锆是陶瓷材料、高温材料和功能材料的重要原料，具有非常优异的物理和化学性能。在陶瓷材料中，氧化锆的高温稳定性和隔热性最好，热导率在常见的陶瓷中最低，热膨胀系数与金属材料较为接近，是重要的结构材料；特殊的晶体结构和ZrO2的相变增韧等特性，使之成为塑性陶瓷材料的宠儿；良好的力学性能和热物理性能，使其成为复合材料中性能优异的增强相。与其他的耐火材料相比，具有较高的熔点和优异的抗腐蚀性能。
在不同温度下，氧化锆主要以3种不同的同质异构体存在，即单斜晶系(m-ZrO2)、四方晶系(t-ZrO2)、立方晶系(c-ZrO2)，3种晶型的密度分别为5.8g/cm3、6.10g/cm3和6.27g/cm3。且这3种晶型之间存在相转变。
ZrO2的Zr-O键强约为Si-O键的94%，SiO2中一个Si与4个O配位，而单斜ZrO2中的Zr与7个以上的O配位，由此可推知，ZrO2具有很髙的化学稳定性。如果某一表面可从一合适分子中夺取一个电子而形成阳离子自由基，则可以认为该表面具有氧化性质;借助于Fe3+作为探针，有学者观察到了ZrO2中Zr+的产生，说明ZrO2本身具有氧化性。如果表面能向一个合适分子给出一个电子而形成负离子自由基，则可以认为此表面具有还原性质。在经K热处理的ZrO2表面上，可观测到硝基苯阴离子自由基的最大值，说明ZrO2本身具有还原性。
