タングステンは自然界で最も高い融点を持つ金属であり、硬くて密度が高く熱膨張率が小さい、極限環境向けの教科書的材料である。最も古典的な用途は白熱電球やハロゲン電球のフィラメントである。白熱電球はLEDにより急速に置き換えられつつあるが、タングステンフィラメント電球は舞台照明、赤外線ヒーター、特殊光源に今なお使われている。現代のより大きな用途は超硬合金である——炭化タングステン粉末をコバルト結合材とともにプレス焼結して切削工具、金型、鉱山ドリルビット、トンネル掘削機のカッターヘッドにするもので、これだけでタングステン消費の半分以上を占め、現代の金属切削、石油掘削、石材加工はほぼこれに依存している。防衛・対徹甲分野では、高密度タングステン合金の長徹弾が装甲目標に対する主な運動エネルギー兵器であり、密度は劣化ウランに近いが放射線の懸念はない。タングステンはさらに、ガスタングステンアーク溶接の電極、真空管のグリッド電極や陰極、ガラス溶解炉の発熱体、高温熱電対保護管、ゴルフクラブヘッド、釣り用錘、回転陽極X線管などに用いられる。最高峰の融点・密度・硬さを兼ね備えるため、「熱いほど硬く、重いほど正確」というルールが働く場面ではほとんど対抗馬がいない。
三酸化タングステン（WO3）はタングステン製錬の中間体であり、黄色粉末で、タングステン粉末や超硬合金を作るために用いられるほか、エレクトロクロミック膜やガスセンサ材料としても使われる。タングステン酸カルシウム（CaWO4）、すなわち灰重石（scheelite）は、主要なタングステン鉱石の一つであると同時に、結晶形では古典的なシンチレータ材料であり、長らくX線蛍光板やシンチレーションカウンターに、またユウロピウム添加時には発光材料として用いられてきた。タングステン酸第一鉄（FeWO4）、すなわち鉄マンガン重石（wolframite）は、もう一つの伝統的なタングステン鉱石であり、灰重石とともに世界のタングステン資源の大宗をなす。その選鉱とアルカリ浸出プロセスが現代タングステン冶金の基礎をなす。炭化タングステン（WC）はタングステンで最も商業的価値の高い化合物であり、硬度はダイヤモンドに迫る。コバルトで結合した超硬工具は鋼を高速切削でき、工作機械、掘採、金型、耐摩耗部品に広く用いられ、「現代製造業の歯」とも呼ばれる。さらに二硫化タングステン（WS2）は、真空や極圧環境向けの高温固体潤滑剤として用いられる。
