Le tantale est un métal réfractaire gris-bleu, très résistant à la corrosion, d'excellente ductilité, et son plus grand débouché consommateur est les condensateurs au tantale dans l'industrie électronique. Les condensateurs au tantale sont petits, à haute capacité, très fiables et à courant de fuite extrêmement faible, apparaissant presque partout, des téléphones mobiles, ordinateurs portables et électronique automobile aux engins spatiaux et implants médicaux ; un seul smartphone en contient souvent des dizaines – l'usage le plus irremplaçable du tantale à ce jour. En médecine, le tantale est non toxique pour les tissus humains et ne provoque aucun rejet, et est transformé en implants chirurgicaux, plaques de cranioplastie, vis osseuses et instruments chirurgicaux, ainsi qu'en revêtements de surface sur les articulations artificielles. En génie chimique, son excellente résistance aux acides est exploitée pour fabriquer échangeurs de chaleur, réacteurs, vannes et garnissages de tuyaux, qui restent presque intacts lors de la manipulation de milieux corrosifs tels que l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique. Le tantale est aussi utilisé dans les fils supraconducteurs, les composants à haute température des moteurs d'avion, les cibles de pulvérisation et les éléments chauffants de fours à vide. Le tantale est cher et irremplaçable précisément parce que, dans les condensateurs à petit volume et haute fiabilité et en service à corrosion extrême, aucun substitut de coût comparable n'est encore apparu.
Le pentoxyde de tantale (Ta2O5) est l'oxyde principal du tantale, à très haut indice de réfraction et bonne isolation ; il sert à fabriquer des lentilles optiques, des revêtements antireflets et des verres spécialisés à haut indice de réfraction, et est aussi un matériau diélectrique clé pour les condensateurs à haute capacité et certains électrolytes solides. Le pentachlorure de tantale (TaCl5) est un intermédiaire important de la métallurgie du tantale et du dépôt chimique en phase vapeur, utilisé pour préparer la poudre de tantale haute pureté, le fil de tantale et certains catalyseurs homogènes. Les films de nitrure de tantale (TaN) sont durs, dimensionnellement stables en résistance et de forts barrières de diffusion ; dans les circuits intégrés ils servent de couches barrières pour les interconnexions en cuivre et de films résistants de précision, ainsi que de revêtements anti-usure sur les outils de coupe. Le carbure de tantale (TaC) est un composé réfractaire extrêmement dur qui, avec le carbure de tungstène et le carbure de titane, est ajouté aux outils de coupe en carbure cémenté pour relever nettement la dureté rouge et la résistance à l'usure, largement utilisé dans la découpe des métaux, les forets de mine et les pièces d'usure. Au-delà, des cristaux tels que le tantalate de potassium sont aussi utilisés en optique non linéaire et dans les dispositifs à ondes acoustiques de surface.
