זירקוניה משמשת במגוון רחב של יישומים ושווקים, עם יישומים ספציפיים הכוללים תאי דלק מוצקים, טיפול בפליטות רכב, חומרים דנטליים, כלי חיתוך קרמיים ותוספות סיבים אופטיים קרמיים של זירקוניה.עם הפיתוח של קרמיקת זירקוניה, חל שינוי גדול בתחומי היישום שלהם.בעוד שבעבר הם שימשו בעיקר בחומרים עקשנים, הם הפכו כעת לקרמיקה מבנית, לביו-קרמיקה ולקרמיקה פונקציונלית אלקטרונית, ונמצאים יותר ויותר בשימוש בתחומי טכנולוגיה גבוהה כמו תעשיות תעופה וחלל, תעופה ותעשיות גרעיניות.
1. חומרים עקשן
תחמוצת זירקוניום היא יציבה כימית ובעלת יציבות תרמית טובה ועמידות בפני זעזועים תרמיים, כך שהיא יכולה לשמש כציפוי קרמי עמיד בחום ומוצרים חסינים בטמפרטורה גבוהה.ניתן להוסיף אותו גם לחומרים עקשנים אחרים כדי לשפר את העמידות.חומרים עקשניים העשויים מזירקוניה כוללים: פיות לגודל זירקוניה, כור היתוך זירקוניה, סיבי זירקוניה עקשן, לבני קורונדום זירקוניה וחומרי עקשן לכדורים חלולים של זירקוניה, המשמשים בתעשיות מתכות וסיליקט.
2. קרמיקה מבנית
קרמיקת זירקוניה בעלת תכונות מכניות טובות ונמצאת בשימוש נרחב כחומרי מבנה הנדסיים.למיסבי קרמיקה זירקוניה יש יציבות חיים גבוהה יותר מאשר מיסבי הזזה וגלגול מסורתיים, עמידים יותר בפני שחיקה ועמידים בפני קורוזיה;קרמיקת זירקוניה יכולה להתבצע לציפות צילינדר של מנוע, טבעות בוכנה וחלקים אחרים, מה שיכול לשפר את היעילות התרמית תוך הפחתת המסה;שסתומי קרמיקה זירקוניה יכולים להחליף ביעילות את שסתומי סגסוגת המתכת המסורתיים, במיוחד בסביבות עבודה קשות, להפחית ביעילות את הבלאי ולשפר את העמידות בפני קורוזיה, ובכך לשפר מאוד את החיים;קרמיקת זירקוניה יכולה לשמש לייצור סכיני קרמיקה שהן חדות יותר מסכיני פלדה מסורתיות ובעלי מראה יפה וכו'.
3. קרמיקה פונקציונלית
תחמוצת זירקוניום מוליך חשמלית בטמפרטורות גבוהות, במיוחד לאחר הוספת מייצבים.בנוסף, נעשה שימוש נרחב בחומרים פיזואלקטריים שנוצרו מהמרכיבים העיקריים של זירקוניה.חיישני חמצן העשויים מזירקוניה הם רגישים ביותר ונעשה בהם שימוש במספרים גדולים כדי לזהות את תכולת החמצן של פלדה מותכת, כדי לזהות את היחס בין חמצן לגז במנועים ולזהות את תכולת החמצן של גזי פליטה תעשייתיים.חומרים קרמיים של זירקוניה יכולים להתבצע גם לחיישני טמפרטורה, קול, לחץ ותאוצה ומערכות זיהוי אוטומטיות חכמות אחרות.
4. חומרים ביו רפואיים
היישומים הנפוצים ביותר של חומרים קרמיים זירקוניה בתחום הביו-רפואי הם כחומרי שיקום שיניים וכלים כירורגיים;במדינות כמו יפן וארה"ב משתמשים בחומרי זירקוניה לייצור שיני חרסינה עם שקיפות, תאימות ביולוגית ואיכות טובה;וכמה חוקרים כבר הצליחו להשתמש בחומרי זירקוניה לייצור עצמות מלאכותיות למטרות רפואיות.