トリウムは天然に存在する放射性金属で、主にモナズ石中の随伴鉱物として産する。化学的にウランに近く、古くから将来のトリウム燃料サイクルの候補資源と見なされてきた。原子力の分野では、トリウム232が中性子を捕獲して核分裂性のウラン233へと変換され、トリウム燃料サイクルを形成する。これは従来のウラン燃料炉に比べ、廃棄物の放射能毒性がより低いことや燃料資源がより豊富なことなどの利点を見込め、いくつかの国でこの経路を探る研究炉や実験計画が運転されている。工業的には、二酸化トリウムはかつて白熱ガスランプのマントルの核心材料であった。マントル中のトリウムが高温で明るい白い光を放ち、これが20世紀初頭のトリウム最大の商業的用途であったが、現在では希土類酸化物やLEDに置き換えられている。溶接では、約2%のトリウムを含むタングステン電極(トリウム入りタングステン電極)が長らくガスタングステンアーク溶接(TIG)の非消耗電極として使われてきた。トリウムが電子放出とアーク安定性を改善するからである。ただし放射線への懸念から、トリウムを含まないセリウムタングステン電極やランタンタングステン電極への置き換えが徐々に進んでいる。少量のトリウムは耐熱るつぼや特殊光学ガラスの添加剤としても用いられてきた。
二酸化トリウム(ThO2)は極めて高い融点と高温での化学的安定性をもち、ガスランプのマントルや耐火るつぼの製造に使われたほか、トリウム燃料サイクルにおける燃料ペレットの主要な形態でもある。硝酸トリウム(Th(NO3)4)は歴史的にランプマントルを作るための鍵となる化合物であった。布を硝酸トリウム溶液に浸してから燃焼させると、トリウムと希土類酸化物の発光性被膜が残る。現在は核燃料サイクルの前段工程で少量が使われるにすぎない。四フッ化トリウム(ThF4)はトリウム燃料再処理や溶融塩炉の研究における重要な中間体で、鉱石からトリウムを精製し金属トリウムを作るのに用いられる。現在は実験室や実証炉で少量ずつ存在するにとどまる。
