Zirkoniumin löysi saksalainen kemisti Martin Heinrich Klaproth analysoitaessa mineraalikielten (ZrSiO4) koostumusta vuonna 1789. Zirkonium oli eristetty ruotsalaisen kemian Jöns Jacob Berzeliusin toimesta vuonna 1824 ja valmistettu lopulta puhtaassa muodossa vuonna 1914. Puhtaan zirkoniumin saaminen on erittäin vaikeaa, koska se on kemiallisesti samanlainen kuin hafnium, alkuaine, joka löytyy aina sekoitettuna zirkoniumkerroksiin. Nykyään suurin osa zirkoniumista saadaan zirkonista (ZrSiO4) ja baddeleyytistä (ZrO2) peräisin olevista mineraaleista prosessilla, joka tunnetaan nimellä Kroll-prosessi.

Zirkonium on korroosiota kestävä metalli, jota käytetään korkean suorituskyvyn pumpuissa ja venttiileissä. Koska se ei myöskään ime helposti neutroneja, zirkoniumia käytetään laajalti ydinreaktoreissa. Ydinvoima käyttää lähes 90% vuodessa tuotetusta zirkoniumista, jonka on oltava lähes vapaa hafniumista. Zirkoniumia käytetään myös teräksen seosaineena, eräiden tyyppisten kirurgisten laitteiden valmistamiseen ja getterinä materiaalina, joka yhdistyy tyhjiöputkiin ja poistaa niistä höyrykaasuja.

Zirkoni (ZrSiO4) on zirkonium yhdiste, joka voi olla monissa eri muodoissa, joista suosituin on kirkas, läpinäkyvä jalokivi, joka voidaan leikata näyttämään timantilta ja jota käytetään usein koruissa. Zirkoniumdioksidi (ZrO2) kestää hyvin korkeita lämpötiloja, ja sitä käytetään upokkaiden valmistamiseen ja korkean lämpötilan uunien seinien vuoristamiseen. Zirkoniumkarbonaattia (3ZrO2 · CO2 · H2O) käytetään voiteissa myrkyllisten murattien hoitoon.