納米氧化鋯具有抗熱震性強、耐高溫、化學穩定性好、材料復合性突出等特點。將納米氧化鋯與其他材料（Al2O3 、SiO2 ）復合，可以極大地提高材料的性能參數，提高其斷裂韌性、抗彎強度等。因此，納米二氧化鋯不僅應用于結構陶瓷和功能陶瓷領域，也應用于提高金屬材料的表面特性（熱傳導性、抗熱震性、抗高溫氧化性等）。利用納米二氧化鋯摻雜不同元素的導電特性，在高性能固體電池中用于電極制造。

納米氧化鋯粉體燒結成的陶瓷由于其相變增韌的良好性能已成為主要的結構陶瓷之一；在納米復合材料研究中，將納米二氧化鋯作為彌散相對基體進行增強韌化，已取得顯著的效果；穩定納米氧化鋯作為一種理想的電解質已被廣泛地應用于固體氧化物燃料電池中。