バナジウムは古典的な「工業のビタミン」であり、単独で使われることは少なく、ほぼ完全に合金添加剤として鋼に添加されるにもかかわらず、鋼の性質に対して計り知れない効果を発揮する。鋼が最大の用途であり、鋼に数千分の一のバナジウムを加えると微細なバナジウム炭窒化物粒子が形成され、結晶粒を微細化して析出強化をもたらし、強度と靭性を大幅に高める。高張力異形棒鋼、ラインパイプ鋼、レール鋼、自動車歯車鋼、工具鋼はすべてバナジウムに依存しており、世界のバナジウム消費のかなりの部分は棒鋼・建設用鋼に向かう。エネルギー貯蔵分野では、全バナジウムレドックスフロー電池が近年のスターである。バナジウムイオンを二つの巨大な電解槽に貯蔵し、充放電はバナジウムの価数変化に依存し、安全・長寿命・容量の直線的な拡張が可能であり、系統規模の長時間蓄電や風力・太陽光発電所のピークカット支援に広く使われる。化学・環境保護分野では、バナジウムは接触法による二酸化硫黄の硫酸への酸化の鍵触媒であり、ある種の有機合成にも使われる。バナジウムは鋼と電池という一見無関係な二つの分野で不可欠である。その可変原子価が、微視的な析出強化を生み出すと同時に、可逆的な電気化学的貯蔵を可能にするからである。
五酸化バナジウム（V2O5）が最も重要なバナジウム化合物で、橙黄色の結晶であり、金属バナジウムやフェロバナジウムを抽出する主原料であるだけでなく、接触法硫酸や石油脱硫における SO2 酸化の触媒、セラミックやガラスの着色剤でもある。二酸化バナジウム（VO2）は特有の急激な相転移挙動を示し、加熱すると絶縁体から金属状態へ突然切り替わり、赤外透過率の急変を伴う。スマート省エネ窓、温度制御赤外調整材料、サーマルスイッチに用いられる。メタバナジン酸アンモニウム（NH4VO3）は湿式製錬によるバナジウム抽出の中間体であり、溶液から沈殿後、熱分解して五酸化バナジウムとなり、触媒、媒染剤、セラミック着色剤としても使われる。フェロバナジウム（FeV）はバナジウムと鉄の合金で、製鋼時に炉に直接投入されて合金化に用いられる。バナジウムが鉄鋼業に入る主要な形態であり、バナジウム含有量で等級分けされ、構造用鋼、工具鋼、レール鋼に広く使われる。全バナジウムフロー電池以外にも、バナジウムはバナジウム–アルミ母合金やある種のチタン合金にも添加されるが、鋼とエネルギー貯蔵での併用が総消費の圧倒的大部分を占める。
