Cirkonijs ķīmisko elementu periodiskajā tabulā tiek apzīmēts ar simbolu Zr un atrodas 5. perioda 4. grupā (pārejas metāli). Cirkonija relatīvā atommasa ir 91,224, un tā atoms sastāv no 40 protoniem, 51 neitrona un 40 elektroniem (elektronu konfigurācija [Kr]4d²5s²). Cirkonijs ir ciets, pelēcīgi balts, spīdīgs metāls ar pārslveida virsmu. 

Dabā sastopamos cirkonija savienojumus cilvēki ir izmantojuši jau pirms Kristus dzimšanas, piemēram, jacintes (hiacintes) akmeni, ko mūsdienās sauc par cirkonu (cirkonija oksīdu, ZrO₂). Tas esot bijis viens no dārgakmeņiem, kas atrasti sienās ap Jeruzalemi. Agrīnie ķīmiķi jacintes akmeni īpaši rūpīgi nepētīja. Viņi domāja, ka tas ir alumīnija oksīda (Al₂O₃) paveids. Alumīnija oksīds tajā laikā bija plaši pazīstams minerāls. 1789. gadā vācu ķīmiķis Martins Heinrihs Klaprots (Martin Heinrich Klaproth) analizēja cirkonu un saprata, ka ir atklājis jaunu elementu. Viņš ieteica tam dot nosaukumu “cirkonijs”. Nosaukums cēlies no vārda “cirkons”, kā senos laikos sauca dārgakmeņus, kas saturēja cirkoniju. M. H. Klaprotam neizdevās izolēt pašu metālu. Elements tika izolēts tikai 1824. gadā, kad zviedru ķīmiķis Jenss Berzeliuss (Jöns Jacob Berzelius) karsēja kālija heksafluorocirkonātu (K₂ZrF₆) ar kālija metālu un ieguva nedaudz cirkonija melna pulvera formā. Pilnīgi tīru cirkoniju tikai 1925. gadā sāka ražot holandiešu ķīmiķi Antons Eduards van Arkels (Anton Eduard van Arkel) un Jans Hendriks de Būrs (Jan Hendrik de Boer), sadalot cirkonija tetrajodīdu (ZrI₄). 20. gs. 40. gadu sākumā Viljams Džastins Krolls (William Justin Kroll) no Luksemburgas izstrādāja lētāko metāla ražošanas procesu, kas tika pamatots ar cirkonija tetrahlorīda (ZrCl₄) reducēšanu ar magniju. Mūsdienās joprojām to izmanto.

Cirkonijs nav sastopams dabā tīrā veidā, taču tas ir atrodams aptuveni 30 minerālu sastāvā. Divas visbiežāk sastopamās cirkonija rūdas ir cirkons jeb cirkonija silikāts (ZrSiO₄) un badelīts jeb cirkonija oksīds (ZrO₂). Cirkonijs ir diezgan izplatīts elements Zemes garozā. Tā daudzums ir 150–230 miljondaļas. Lielākie cirkonija minerālu ražotāji pasaulē ir Austrālija un Dienvidāfrika. Šīs divas valstis ražo aptuveni 85 % no visa cirkonija. Katru gadu, galvenokārt Austrālijā un Dienvidāfrikā, tiek iegūti vairāk nekā 1,5 miljoni tonnu ZrO₂. Lielākā daļa ZrO₂ tiek iegūta Brazīlijā. Minerāls cirkons, kas parasti atrodas upju gultnēs, okeānu pludmalēs vai vecu ezeru gultnēs, ir vienīgais komerciālais cirkonija avots. 

Dabā sastopamais cirkonijs sastāv no pieciem stabiliem izotopiem: cirkonija-90 (51,46 %), cirkonija-91 (11,23 %), cirkonija-92 (17,11 %), cirkonija-94 (17,40 %) un cirkonija-96 (2,80 %). Cirkonijs-96 tiek uzskatīts par stabilu, jo tā pussabrukšanas periods ir 2.0×10¹⁹ gadi. Cirkonijam zināmi vairāk nekā 30 radioizotopi, stabilākie no tiem ir cirkonijs-93 ar pussabrukšanas periodu 1,53 miljoni gadu, cirkonijs-95 ar pussabrukšanas periodu 64 dienas, cirkonijs-88 ar pussabrukšanas periodu 83 dienas un cirkonijs-89 ar pussabrukšanas periodu 78 stundas. Pārējo radioizotopu pussabrukšanas periodi ir īsāki par vienu dienu. 

Cirkonijs ir ciets, kaļams un spīdīgs sudrabaini pelēks metāls. Cirkonijs ir ārkārtīgi izturīgs pret karstumu un koroziju (rūsēšanu). Cirkonijs ir vieglāks par tēraudu, un tā cietība ir līdzīga varam. Cirkonijs neabsorbē neitronus. Tāpēc cirkoniju bieži izmanto kodolrūpniecībā. Cirkonijs pastāv divas alotropās formās (viena ķīmiskā elementa dažādas modifikācijas). Otra cirkonija alotropā forma ir melns vai zilgani melns pulveris. Cirkonijam ir augsta viršanas temperatūra (4409 ºC), kā arī augsta kušanas temperatūra (1854 ºC). Cirkonija blīvums ir 6,52 g/cm³ (dati no “CRC Ķīmijas un fizikas rokasgrāmatas, 86. izdevuma” (CRC Handbook of Chemistry and Physics. 86th Edition) Deivida Lida (David R. Lide) redakcijā). Cirkonija atoma kovalentais rādiuss ir 164 pm, savukārt tā elektronegativitātes vērtība ir 1,33. 

Cirkonijs ir ķīmiski neaktīvs elements. Saskaroties ar gaisu, tas reaģē ar skābekli un veido plānu ZrO₂ kārtiņu. Šī plēve aizsargā metālu no turpmākas korozijas. Cirkonijs nereaģē ar lielāko daļu auksto skābju un ar ūdeni. Tomēr tas reaģē ar dažām karstām skābēm. Cirkonija savienojumos tam pārsvarā ir oksidēšanās pakāpe +4. Tomēr ir zināmi daži mazāk stabili savienojumi, kur cirkonija oksidēšanās pakāpe ir +3.

Cirkonijs neabsorbē neitronus, kas padara to par ideālu materiālu izmantošanai atomelektrostacijās. Cirkonijs neabsorbē neitronus no kodoldalīšanās reakcijas, tāpēc to izmanto kā galveno sastāvdaļu detaļu izgatavošanā. Šādā veidā tiek izmantoti vairāk nekā 90 % no visa saražotā cirkonija. Kodolreaktoros var būt vairāk nekā 100 000 m cirkonija sakausējuma cauruļu. Sakausējumā ar niobiju cirkonijs ir supravadošs zemā temperatūrā un tiek izmantots supravadošu magnētu izgatavošanā. Cirkonijs tiek izmantots kodolreaktoros degvielas stieņu apšuvumam, leģēšanai ar urānu un reaktora serdeņa konstrukcijām. Cirkonijam ir laba izturība paaugstinātā temperatūrā. Kodolreaktoros ir jābūt dzesēšanas šķidrumam, kas visu laiku cirkulē pa caurulēm. Caurules sastāv no cirkonija un ir izturīgas pret šķidrumu, kas potenciāli varētu izraisīt koroziju, ja tas būtu kāds cits metāls. Cirkonijs neveido ļoti radioaktīvus izotopus un iztur mehāniskos bojājumus no neitronu bombardēšanas. Cirkonija metāls ir aizsargāts ar plānu oksīda slāni, kas padara to īpaši izturīgu pret skābju, sārmu un jūras ūdens koroziju. Šī iemesla dēļ to plaši izmanto ķīmiskajā rūpniecībā. ZrO₂ tiek izmantots īpaši izturīgā keramikā. To pielieto, lai izgatavotu tīģeļus, krāsns oderējumus, liešanas ķieģeļus, abrazīvus, kā arī stikla rūpniecībā. No tā izgatavo šķēres un nažus. Cirkoniju izmanto arī zobārstniecībā, kosmētikā, pretsviedru līdzekļos, pārtikas iepakojumos un mikroviļņu filtru ražošanā. Cirkons ir dabisks pusdārgakmens dažādās krāsās. Kubiskais cirkons ir sintētisks dārgakmens. Cirkons, kas sajaukts ar vanādiju vai prazeodīmu, veido zilus un dzeltenus pigmentus keramikas glazēšanai. No cirkonija sakausējumiem tiek izgatavotas zibspuldzes, lampu pavedieni, precīzijas instrumenti un ķirurģiskie instrumenti. Tomēr šie pielietojumi veido tikai nelielu daļu no saražotā metāla, ja salīdzina ar tā izmantotajiem apjomiem atomelektrostacijās.