El osmio es uno de los metales estables más densos, azul grisáceo, duro y frágil; a temperatura ambiente se oxida lentamente en el aire hasta formar vapor tóxico de tetróxido de osmio, por lo que rara vez se usa directamente como metal puro. Su uso más clásico está en las aleaciones de osmio ultraduras con iridio y rutenio, usadas para la bolilla de las plumillas de estilográfica, rodamientos de relojes mecánicos, pivotes de instrumentos y cojinetes de brújula; las llamadas estilográficas «con punta de iridio» a menudo contienen en realidad una aleación de osmio-iridio que escribe durante décadas sin desgaste. Industrialmente, las aleaciones de osmio también se usan en contactos eléctricos, agujas de fonógrafo y piezas críticas de fricción de instrumentos de precisión. Como el osmio puro es frágil, se oxida con facilidad y es excesivamente denso, su uso se ha reducido con el tiempo, con la mayoría de las aplicaciones desplazadas por iridio, rutenio, carburo de wolframio y cerámicas estructurales más estables. Donde el osmio ha dejado realmente su huella en la tecnología moderna es en sus óxidos como catalizadores de síntesis orgánica y como tintes para la microscopía electrónica biológica, además de su valor de investigación en unas pocas reacciones altamente selectivas. También es uno de los elementos estables más raros de la corteza, con una producción anual medida en kilogramos; un caso clásico de metal famoso en la historia pero superado en el uso moderno.
El tetróxido de osmio (OsO4) es el compuesto más conocido y peligroso del osmio, un cristal blanco altamente volátil con un vapor muy tóxico que irrita fuertemente la córnea. En síntesis orgánica es un reactivo extraordinariamente importante para la cis-dihidroxilación, convirtiendo alquenos en dioles vecinales, ampliamente usado en síntesis farmacéutica y de química fina; en biología es el fijador y tinte clásico para muestras de microscopía electrónica de transmisión, tiñendo intensamente la bicapa lipídica de las membranas celulares para que las secciones ultrafinas se imagen claramente bajo el microscopio; un uso aún irremplazable hoy. El tricloruro de osmio (OsCl3) es el precursor cloruro más comúnmente usado del osmio, usado para preparar otros complejos y catalizadores de osmio. El dióxido de osmio (OsO2) es el óxido negro del osmio, usado en pequeñas cantidades principalmente en materiales de electrodo e investigación catalítica. Como el osmio mismo se produce en cantidades diminutas, casi todos sus compuestos sirven a la investigación de laboratorio y a la síntesis fina de gama alta, y no entran en productos de consumo masivo.
