El cesio es un metal alcalino extremadamente reactivo con un punto de fusión excepcionalmente bajo (unos 28 °C) que puede inflamarse espontáneamente en el aire. No es abundante en la corteza y se extrae principalmente de la polucita. Su identidad más orgullosa es la definición misma del segundo: desde 1967, un segundo en el Sistema Internacional de Unidades se define como 9 192 631 770 veces el período de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del átomo de cesio-133. Los relojes atómicos del mundo, la medida del tiempo de los satélites GPS, la sincronización de la red y las marcas de tiempo de las transacciones financieras descansan todos sobre relojes atómicos de cesio, convirtiéndolo en la referencia de tiempo de la navegación, las comunicaciones y la infraestructura financiera modernas. Su segundo mayor uso industrial está en los fluidos de perforación de petróleo y gas: las soluciones de formiato de cesio son densas, de baja viscosidad y buena lubricidad, sirviendo como fluidos de terminación y perforación para pozos profundos de alta temperatura y alta presión y campos petroleros costa afuera, donde mantienen la estabilidad del pozo y protegen los yacimientos varios kilómetros bajo tierra. En la electrónica fotoeléctrica y de vacío, el cesio se usa como sensibilizador para fotocátodos y tubos fotomultiplicadores; porque libera fácilmente electrones bajo la luz, es un recubrimiento clave para dispositivos de visión nocturna, contadores de centelleo, espectrofotómetros y fotodetectores astronómicos. Se usa también en relojes de fuente atómica y como agente de depuración en vidrios especiales.
El cloruro de cesio (CsCl) es la sal de cesio más común, un cristal blanco. Debido a que sus soluciones de gradiente de densidad pueden separar el ADN, los virus y las proteínas de distintas densidades, se ha convertido en un reactivo estándar en biología molecular para la separación por ultracentrifugación de ácidos nucleicos y plásmidos; se usa también en ventanas ópticas infrarrojas y en el crecimiento de cristales especiales. El hidróxido de cesio (CsOH) es una de las bases solubles más fuertes conocidas y es altamente corrosivo; se usa principalmente como electrolito en pilas alcalinas especiales y como base fuerte en síntesis orgánica, y es una materia prima para preparar otros compuestos de cesio. El carbonato de cesio (Cs2CO3) es una base débil ampliamente usada en síntesis orgánica, empleada en la síntesis farmacéutica y la producción de monómeros de cristal líquido, y también como agente de depuración en vidrios ópticos especiales y tubos de rayos catódicos. El yoduro de cesio (CsI) es un cristal de centelleo importante: el CsI(Tl) dopado con talio tiene un rendimiento luminoso elevado y puede mecanizarse en tamaños grandes, y se usa ampliamente en detectores de rayos X y gamma, incluidos escáneres de seguridad, detectores de TC, cámaras gamma de medicina nuclear y calorímetros de física de altas energías.
