Cirkonij se koristi u širokom rasponu primjena i tržišta, a specifične primjene uključuju krute gorivne ćelije, obradu ispušnih plinova u automobilima, stomatološke materijale, keramičke alate za rezanje i cirkonijeve keramičke umetke za optička vlakna. Razvojem cirkonijeve keramike došlo je do velikog pomaka u njihovim područjima primjene. Dok su se u prošlosti uglavnom koristili u vatrostalnim materijalima, sada su transformirani u strukturnu keramiku, biokeramiku i elektroničku funkcionalnu keramiku te se sve više koriste u visokotehnološkim područjima kao što su zrakoplovna, zrakoplovna i nuklearna industrija.
1. Vatrostalni materijali
Cirkonijev oksid je kemijski stabilan i ima dobru toplinsku stabilnost i otpornost na toplinske udare, pa se može koristiti kao keramički premaz otporan na toplinu i vatrostalni proizvodi otporni na visoke temperature. Također se može dodati drugim vatrostalnim materijalima radi poboljšanja vatrostalnosti. Vatrostalni materijali izrađeni od cirkonija uključuju: cirkonijeve izljeve za kalibriranje, cirkonijeve lončiće, cirkonijeva vatrostalna vlakna, cirkonijeve korundne opeke i cirkonijeve šuplje kuglice, koji se koriste u metalurškoj i silikatnoj industriji.
2. Strukturna keramika
Cirkonijska keramika ima dobra mehanička svojstva i široko se koristi kao konstrukcijski materijal u inženjerstvu. Cirkonijska keramička ležajeva ima veću stabilnost vijeka trajanja od tradicionalnih kliznih i kotrljajućih ležajeva, otpornija je na habanje i koroziju; cirkonijska keramika može se koristiti za izradu obloga cilindara motora, klipnih prstenova i drugih dijelova, što može poboljšati toplinsku učinkovitost uz smanjenje mase; cirkonijska keramička ventila može učinkovito zamijeniti tradicionalne ventile od metalnih legura, posebno u teškim radnim uvjetima, učinkovito smanjujući habanje i poboljšavajući otpornost na koroziju, čime se uvelike poboljšava vijek trajanja; cirkonijska keramika može se koristiti za izradu keramičkih noževa, koji su oštriji od tradicionalnih čeličnih noževa i imaju lijep izgled itd.
3. Funkcionalna keramika
Cirkonijev oksid je električno vodljiv na visokim temperaturama, posebno nakon dodavanja stabilizatora. Osim toga, piezoelektrični materijali oblikovani od glavnih komponenti cirkonija široko su korišteni. Senzori kisika izrađeni od cirkonija vrlo su osjetljivi i koriste se u velikom broju za detekciju sadržaja kisika u rastaljenom čeliku, za detekciju omjera kisika i plina u motorima te za detekciju sadržaja kisika u industrijskim ispušnim plinovima. Keramički materijali od cirkonija također se mogu izraditi u senzorima temperature, zvuka, tlaka i ubrzanja te drugim inteligentnim automatiziranim sustavima detekcije.
4. Medicinski biomaterijali
Najčešće primjene cirkonijevih keramičkih materijala u biomedicinskom području su kao materijali za zubnu restauraciju i kirurški alati; u zemljama poput Japana i SAD-a, cirkonijevi materijali se koriste za proizvodnju porculanskih zuba s dobrom prozirnošću, biokompatibilnošću i kvalitetom; a neki istraživači su već uspjeli koristiti cirkonijevi materijal za izradu umjetnih kostiju u medicinske svrhe.