Le césium est un métal alcalin extrêmement réactif au point de fusion exceptionnellement bas (environ 28 °C), qui peut s'enflammer spontanément dans l'air. Il n'est pas abondant dans la croûte et est extrait principalement de la pollucite. Son identité la plus fière est la définition même de la seconde : depuis 1967, une seconde dans le Système international d'unités est définie comme 9 192 631 770 fois la période du rayonnement correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'atome de césium-133. Les horloges atomiques du monde, la mesure du temps par satellite GPS, la synchronisation des réseaux et les horodatages des transactions financières reposent toutes sur les horloges atomiques au césium, ce qui en fait la référence temporelle de la navigation moderne, des communications et de l'infrastructure financière. Sa deuxième plus grande utilisation industrielle est dans les fluides de forage pétrolier et gazier : les solutions de formiate de césium sont denses, peu visqueuses et de bonne lubrification, servant de fluides de complétion et de forage pour les puits profonds haute température haute pression et les champs pétroliers offshore, où elles maintiennent la stabilité du puits et protègent les réservoirs plusieurs kilomètres sous terre. Dans l'électronique photoélectrique et à vide, le césium est utilisé comme sensibilisateur pour les photocathodes et les tubes photomultiplicateurs ; parce qu'il libère facilement des électrons sous la lumière, c'est un revêtement clé pour les dispositifs de vision nocturne, les compteurs à scintillation, les spectrophotomètres et les photodétecteurs astronomiques. Il est aussi utilisé dans les horloges à fontaine atomique et comme affinant dans les verres spéciaux.
Le chlorure de césium (CsCl) est le sel de césium le plus courant, un cristal blanc. Parce que ses solutions à gradient de densité peuvent séparer l'ADN, les virus et les protéines de densités différentes, il est devenu un réactif standard en biologie moléculaire pour la séparation par ultracentrifugation des acides nucléiques et des plasmides ; il est aussi utilisé dans les fenêtres optiques infrarouges et la croissance de cristaux spéciaux. L'hydroxyde de césium (CsOH) est l'une des bases solubles connues les plus fortes et est hautement corrosif ; il est utilisé principalement comme électrolyte dans les piles alcalines spéciales et comme base forte en synthèse organique, et est une matière première pour préparer d'autres composés du césium. Le carbonate de césium (Cs2CO3) est une base faible largement utilisée en synthèse organique, employée dans la synthèse pharmaceutique et la production de monomères de cristaux liquides, et aussi comme affinant dans les verres optiques spéciaux et les tubes cathodiques. L'iodure de césium (CsI) est un cristal scintillant important : le CsI(Tl) dopé au thallium a un rendement lumineux élevé et peut être usiné en grandes tailles, et est largement utilisé dans les détecteurs de rayons X et gamma, y compris les appareils de contrôle de sécurité, les détecteurs de CT, les caméras gamma de médecine nucléaire et les calorimètres de physique des hautes énergies.
