Cirkonij se uporablja v številnih aplikacijah in na številnih trgih, med posebnimi aplikacijami pa so trdne gorivne celice, čiščenje avtomobilskih izpušnih plinov, zobozdravstveni materiali, keramična rezalna orodja in cirkonijevi keramični vložki iz optičnih vlaken. Z razvojem cirkonijeve keramike je prišlo do velikega premika na področjih njene uporabe. Medtem ko so se v preteklosti uporabljali predvsem v ognjevzdržnih materialih, so se zdaj preoblikovali v strukturno keramiko, biokeramiko in elektronsko funkcionalno keramiko, vse bolj pa se uporabljajo tudi na visokotehnoloških področjih, kot so vesoljska, letalska in jedrska industrija.
1. Ognjevzdržni materiali
Cirkonijev oksid je kemično stabilen in ima dobro toplotno stabilnost ter odpornost proti toplotnim šokom, zato se lahko uporablja kot toplotno odporna keramična prevleka in visokotemperaturni ognjevzdržni izdelki. Lahko se doda tudi drugim ognjevzdržnim materialom za izboljšanje ognjevzdržnosti. Ognjevzdržni materiali iz cirkonija vključujejo: cirkonijeve klejive žlebove, cirkonijeve lončke, cirkonijeva ognjevzdržna vlakna, cirkonijeve korundne opeke in cirkonijeve votle kroglične ognjevzdržne materiale, ki se uporabljajo v metalurški in silikatni industriji.
2. Strukturna keramika
Cirkonijska keramika ima dobre mehanske lastnosti in se pogosto uporablja kot inženirski konstrukcijski material. Cirkonijski keramični ležaji imajo večjo življenjsko dobo kot tradicionalni drsni in kotalni ležaji, so bolj odporni proti obrabi in koroziji; cirkonijeva keramika se lahko uporablja za izdelavo oblog valjev motorja, batnih obročev in drugih delov, kar lahko izboljša toplotno učinkovitost in hkrati zmanjša maso; cirkonijeva keramična ventila lahko učinkovito nadomestita tradicionalne ventile iz kovinskih zlitin, zlasti v težkih delovnih okoljih, saj učinkovito zmanjšata obrabo in izboljšata odpornost proti koroziji, s čimer se močno podaljša življenjska doba; cirkonijeva keramika se lahko uporablja za izdelavo keramičnih nožev, ki so ostrejši od tradicionalnih jeklenih nožev in imajo lep videz itd.
3. Funkcionalna keramika
Cirkonijev oksid je električno prevoden pri visokih temperaturah, zlasti po dodatku stabilizatorjev. Poleg tega se pogosto uporabljajo piezoelektrični materiali, oblikovani iz glavnih komponent cirkonija. Senzorji kisika iz cirkonija so zelo občutljivi in se v velikem številu uporabljajo za zaznavanje vsebnosti kisika v staljenem jeklu, za zaznavanje razmerja kisika in plina v motorjih ter za zaznavanje vsebnosti kisika v industrijskih izpušnih plinih. Keramični materiali iz cirkonija se lahko uporabljajo tudi v senzorjih temperature, zvoka, tlaka in pospeška ter drugih inteligentnih avtomatiziranih sistemih za zaznavanje.
4. Medicinski biomateriali
Najpogostejša uporaba cirkonijevih keramičnih materialov na področju biomedicine je kot zobni restavrativni materiali in kirurška orodja; v državah, kot sta Japonska in ZDA, se cirkonijevi materiali uporabljajo za izdelavo porcelanastih zob z dobro prosojnostjo, biokompatibilnostjo in kakovostjo; nekateri raziskovalci pa so že uspeli uporabiti cirkonijeve materiale za izdelavo umetnih kosti za medicinske namene.