Zirkoniumdioksidi, jonka kemiallinen kaava on ZrO2, on zirkoniumin tärkein oksidi. Normaaleissa olosuhteissa se on valkoinen, hajuton ja mauton kide, ja se on tuskin liukeneva veteen, suolahappoon ja laimeaan rikkihappoon.
Kemialliset ominaisuudet ovat epäaktiivisia, ja sillä on korkea sulamispiste, korkea resistiivisyys, korkea taitekerroin ja alhainen lämpölaajenemiskerroin, mikä tekee siitä tärkeän korkeita lämpötiloja kestävän materiaalin, keraamisen eristysmateriaalin ja keraamisen aurinkosuojan sekä myös keinotekoisten porakoneiden pääraaka-aineen.
