オスミウムは最も密度の高い安定金属の一つで、青みがかった灰色で硬くて脆い。室温では空気中でゆっくりと酸化して有毒な四酸化オスミウムの蒸気を生じるため、純金属のまま直接使われることは稀である。最も古典的な用途は、イリジウムやルテニウムとの超硬オスミウム合金であり、万年筆ペン先のボール、機械式時計の軸受、計器のピボット、コンパスの軸受などに用いられてきた——いわゆる「イリジウムペン」は実際にはオスミウム-イリジウム合金を含み、数十年書き続けても摩耗しない。工業的にも、オスミウム合金は電気接点、蓄音機の針、精密機器の重要な摩擦部品に用いられた。純オスミウムは脆く、酸化しやすく、密度が高すぎるため、使用は時間とともに縮小し、多くの用途はより安定なイリジウム、ルテニウム、炭化タングステン、構造用セラミックスに取って代わられた。オスミウムが現代技術で真に足跡を残しているのは、その酸化物が有機合成触媒や生物電子顕微鏡の染色剤として用いられている点であり、加えて一部の高選択的反応での研究的価値がある。また地殻中で最も希少な安定元素の一つであり、年間生産量はキログラム単位で測られる——歴史的には有名だが現代では取って代わられた金属の典型例である。
四酸化オスミウム（OsO4）はオスミウムで最もよく知られ、最も危険な化合物である。白色結晶で揮発しやすく、蒸気は強い毒性を持ち角膜を強く刺激する。有機合成ではシス-ジヒドロキシル化の極めて重要な試薬であり、アルケンを隣接ジオールへと変換し、医薬やファインケミカル合成に広く使われる。生物学では透過型電子顕微鏡試料の古典的な固定・染色剤であり、細胞膜の脂質二重層を強く染色して超薄切片を顕微鏡下で鮮明に像を結ばせる——今日でも代えがたい用途である。三塩化オスミウム（OsCl3）は最も汎用されるオスミウムの塩化物前駆体で、他のオスミウム錯体や触媒の調製に用いられる。二酸化オスミウム（OsO2）はオスミウムの黒色酸化物で、主に電極材料や触媒研究に少量用いられる。オスミウム自体の生産量が極めて少ないため、その化合物のほぼすべては実験室研究や高度なファイン合成に使われ、量産民生製品には用いられない。
