纳米氧化锆具有的物理性能（高强度、耐磨、耐高温、自润滑、绝热绝缘、膨胀系数可调节等）、化学性能（抗腐蚀、对氧浓度差敏感、氧离子电导率高等）、纳米性能（比表面积大、加工精度高、储氢能力强等），在增韧陶瓷、耐火材料、氧传感器以及催化等领域有着广泛的应用。
陶瓷材料具有耐高温、耐磨损、耐腐蚀和重量轻等一系列优良的性能，但陶瓷材料的脆性大，对内部缺陷敏感，裂纹一经产生就会迅速扩大，使材料呈现无预兆的突然断裂。纳米氧化锆具有超塑行为，利用氧化锆的相变增韧、残余应力增韧及微裂纹增韧效应，氧化锆被广泛用于增韧其他陶瓷和脆性金属间化合物。
纳米氧化锆的化学稳定性好，不仅具有典型过渡金属氧化物的共性，而且是同时具有表面酸性位、碱性及氧化性、还原性的过渡金属氧化物，它又是P型半导体，易产生氧空穴，具有优良的离子交换性能。在自动催化、催化氢化、F-T反应的催化、聚合和氧化反应的催化及强酸催化剂方面，受到了特别的关注。氧化锆作催化剂主要有以下几种：纳米氧化锆直接作催化剂，纳米氧化锆与其他氧化物或金属复合催化剂，纳米氧化锆担载金属催化剂，纳米作为催化剂的助剂以及担载酸制得SO42-/ZrO2催化剂。
由于氧化锆的熔点高、导热系数低、化学性能稳定，所以常被用作耐火材料，在重工业领域特别是汽车行业有着重要的作用。用纳米氧化锆制备的耐火材料优势更加显著，耐高温（使用温度可达2200℃）、强度高、绝热性能好、化学稳定性优，主要用于操作温度在2000℃以上的环境中。
纳米氧化锆是近年发展起来的具有广泛用途的薄膜材料，它具有优良的耐热、隔热性能、光学性能、电性能、机械性能及化学稳定性，可作热障涂层、绝缘、耐磨、耐蚀涂层及光电器件等，故可广泛应用于航空航天、钢铁冶金、机械制造、光学、电学等领域，前景十分广阔。
燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，具有转化过程清洁，能源转化效率高的特性。钇稳定纳米氧化锆粉体因具有较高的阳离子电导率和氧化还原气氛中理想的稳定相，作为一种理想的电解质，在固体氧化物燃料电池领域得到了广泛的应用，具有良好的市场应用前景及商业价值。
