二氧化鋯為白色晶體；熔點約 2700℃，沸點約 5000℃，密度5.89克/厘米3。由灼燒二氧化鋯水合物或揮發性含氧酸鋯鹽所得的二氧化鋯為白色粉末，不溶于水；經由輕度灼燒所得的二氧化鋯，比較容易被無機酸溶解；強熱灼燒所得的二氧化鋯只溶于濃硫酸和氫氟酸；經過熔融重結晶的二氧化鋯只與氫氟酸作用。二氧化鋯是一種兩性氧化物，與堿共熔可形成鋯酸鹽，但鋯酸鹽遇水容易水解為ZrO2·xH2O而沉淀。二氧化鋯與碳和氯氣高溫反應，或者與四氯化碳反應，生成四氯化鋯及二氯氧化鋯，水解又得到二氧化鋯。它在電弧中與碳作用生成碳化鋯。二氧化鋯在加熱時發出強烈的白光，曾用作燈絲和汽油燈的網罩。熔融后的二氧化鋯很硬，熱膨脹系數很小，用它制作的搪瓷不會因溫度驟變而破裂。二氧化鋯還可做高溫坩堝、耐火器皿和爐襯。還有一些二氧化鋯使用在了口腔醫院的義齒上，其堅固耐用也深受好評。摻有氧化鎂的二氧化鋯可用于制造高溫玻璃。
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