Ніобій стабільний на повітрі при кімнатній температурі, і не повністю окислюється, коли він розжарюється в кисні, і безпосередньо з'єднується з сіркою, азотом і вуглецем при високій температурі, і може утворювати сплави з титаном, цирконієм, гафнієм і вольфрамом. Він не взаємодіє з неорганічними кислотами чи основами, не розчиняється в царській горілці, але розчиняється у плавиковій кислоті.
Металевий ніобій надзвичайно стійкий на повітрі при кімнатній температурі і не взаємодіє з повітрям. Хоча він має вищу температуру плавлення (2468 градусів) у своєму елементарному стані, його щільність нижча, ніж у інших тугоплавких металів. Ніобій також протистоїть різним атакам і може утворювати шар діелектричного оксиду.
Ніобій має меншу електропозитивність, ніж елемент цирконій, розташований ліворуч від нього. Його атомний розмір майже такий самий, як у елемента танталу під ним, що пов’язано з ефектом усадки лантаноїдів. Це робить хімічні властивості ніобію дуже схожими на тантал. Хоча він не такий стійкий до корозії, як тантал, він менш дорогий і більш поширений, тому його часто використовують як замінник танталу в менш вимогливих ситуаціях, наприклад як матеріал покриття в хімічних резервуарах на хімічних заводах.