El tantalio es un metal refractario gris azulado, altamente resistente a la corrosión y con excelente ductilidad, y su mayor salida de consumo son los condensadores de tántalo en la industria electrónica. Los condensadores de tántalo son pequeños, de alta capacitancia, altamente fiables y con fuga de corriente extremadamente baja, apareciendo casi en todas partes, desde teléfonos móviles, portátiles y electrónica automotriz hasta naves espaciales e implantes médicos; un solo smartphone suele contener decenas de ellos; el uso más irremplazable del tántalo hasta hoy. En medicina, el tántalo no es tóxico para el tejido humano y no provoca rechazo, y se fabrica en implantes quirúrgicos, placas de craneoplastia, tornillos óseos e instrumentos quirúrgicos, así como en recubrimientos superficiales sobre articulaciones artificiales. En ingeniería química, su destacada resistencia a los ácidos se explota para fabricar intercambiadores de calor, reactores, válvulas y revestimientos de tuberías, que quedan casi intactos al manipular medios corrosivos como el ácido clorhídrico y el ácido nítrico. El tántalo también se usa en alambre superconductor, componentes de alta temperatura de motores aeronáuticos, blancos de pulverización y elementos calefactores de hornos de vacío. El tántalo es caro e irremplazable precisamente porque, en condensadores de pequeño volumen y alta fiabilidad y en servicio de corrosión extrema, todavía no ha aparecido ningún sustituto de costo comparable.
El pentóxido de tántalo (Ta2O5) es el óxido principal del tántalo, con un índice de refracción muy alto y buen aislamiento; se usa para fabricar lentes ópticas, recubrimientos antirreflectantes y vidrios especiales de alto índice de refracción, y también es un material dieléctrico clave para condensadores de alta capacitancia y ciertos electrolitos sólidos. El pentacloruro de tántalo (TaCl5) es un intermediario importante de la metalurgia del tántalo y la deposición química de vapor, usado para preparar polvo de tántalo de alta pureza, alambre de tántalo y ciertos catalizadores homogéneos. Las películas de nitruro de tántalo (TaN) son duras, dimensionalmente estables en resistencia y fuertes barreras de difusión; en circuitos integrados sirven como capas de barrera para interconexiones de cobre y como películas resistivas de precisión, así como recubrimientos anti-desgaste sobre herramientas de corte. El carburo de tántalo (TaC) es un compuesto refractario extremadamente duro que, junto con el carburo de wolframio y el carburo de titanio, se añade a las herramientas de corte de metal duro para elevar notablemente la dureza roja y la resistencia al desgaste, ampliamente usado en el corte de metales, brocas de mina y piezas de desgaste. Más allá de estos, cristales como el tantalato de potasio también se usan en óptica no lineal y dispositivos de ondas acústicas superficiales.
