A nióbium szobahőmérsékleten stabil a levegőben, és nem oxidálódik teljesen oxigénben vörösen forrón, magas hőmérsékleten pedig közvetlenül keveredik kénnel, nitrogénnel és szénnel, és ötvözeteket képezhet titánnal, cirkóniummal, hafniummal és volfrámmal. Nem lép kölcsönhatásba szervetlen savakkal vagy bázisokkal, és nem oldódik vízben, de hidrogén-fluoridban oldódik.
A fémnióbium rendkívül stabil a levegőben szobahőmérsékleten, és nem lép kölcsönhatásba a levegővel. Bár elemi állapotban magasabb olvadáspontja (2468 fok), sűrűsége kisebb, mint más tűzálló fémeké. A nióbium emellett ellenáll a különféle támadásoknak, és dielektromos oxidréteget képezhet.
A nióbium alacsonyabb elektropozitivitású, mint a bal oldalán található cirkónium elem. Atommérete közel azonos az alatta lévő tantál elemével, ami a lantanid zsugorító hatásnak köszönhető. Ez a nióbium kémiai tulajdonságait nagyon hasonlóvá teszi a tantáléhoz. Bár nem olyan ellenálló a korrózióval szemben, mint a tantál, olcsóbb és elterjedtebb, ezért gyakran használják a tantál helyettesítésére kevésbé igényes helyzetekben, például vegyi üzemekben vegyi tartályok bevonóanyagaként.