Niobium sangat mirip dengan tantalum dan zirkonium dalam banyak hal. Niobium bereaksi dengan fluorin pada suhu kamar, klorin dan hidrogen pada suhu 200 derajat, dan nitrogen pada suhu 400 derajat, dan produknya umumnya berupa senyawa interstisial yang tidak homogen. Logam niobium teroksidasi di udara pada suhu 200 derajat dan tahan terhadap alkali dan asam cair, termasuk aqua regia, asam klorida, asam sulfat, asam nitrat, dan asam fosfat. Namun, asam hidrofluorat dan campuran asam hidrofluorat dan asam nitrat dapat menyerang niobium.
Meskipun niobium dapat membentuk berbagai senyawa dalam keadaan oksidasi +5 hingga −1, senyawa ini paling sering berada dalam keadaan oksidasi +5. Senyawa niobium dengan keadaan oksidasi di bawah +5 semuanya mengandung ikatan niobium-niobium.
Oksida dan sulfida
Niobium oksida dapat memiliki tingkat oksidasi berikut: +5 (Nb2O5), +4 (NbO2) dan +3 (Nb2O3) dan, jarang, +2 (NbO). Niobium pentoksida adalah oksida niobium yang paling umum, dan persiapan logam niobium dan semua senyawa niobium harus dimulai dengannya. Untuk membuat niobat, niobium pentoksida dapat dilarutkan dalam larutan hidroksida alkali, atau dicairkan dalam oksida logam alkali. Litium niobat (LiNbO3) memiliki struktur kristal metatrigonal tipe perovskit, sedangkan lantanum niobat mengandung ion NbO3− yang terisolasi. Senyawa lain yang diketahui termasuk niobium sulfida (NbS2), yang membentuk struktur berlapis.
Lapisan tipis niobium pentoksida dapat ditambahkan ke permukaan material melalui pengendapan uap kimia atau pengendapan lapisan atom, dan kedua metode tersebut menggunakan prinsip bahwa niobium (V) etanol akan terurai pada suhu lebih dari 350 derajat.
Halida
Niobium dapat membentuk halida dengan keadaan oksidasi {{0}} dan +4, serta berbagai senyawa substoikiometri. Niobium penthalida (NbX5) mengandung atom pusat niobium oktahedral. Niobium pentafluorida (NbF5) adalah padatan putih dengan titik leleh 79,0 derajat, sedangkan niobium pentaklorida (NbCl5) berwarna kuning dengan titik leleh 203,4 derajat. Keduanya dapat dihidrolisis untuk membentuk oksida dan oksida halida, seperti NbOCl3. Niobium pentaklorida juga merupakan reagen volatil yang dapat digunakan dalam sintesis berbagai senyawa organologam, termasuk diklorodiniobena ((C5H5)2NbCl2). Niobium tetrahalida (NbX4) adalah polimer gelap dengan ikatan niobium-niobium, seperti niobium tetrafluorida hitam dan higroskopis (NbF4) dan niobium tetraklorida coklat (NbCl4).
Anion halida niobium juga hadir karena pentahalida niobium semuanya adalah asam Lewis. Salah satu yang terpenting adalah [NbF7], yang merupakan senyawa antara dalam pemisahan mineral niobium dan tantalum. Senyawa ini lebih mudah diubah menjadi oksipentafluorida daripada tantalum. Kompleks terhalogenasi lainnya meliputi [NbCl6]:
Nb2Cl10+ 2Cl→2[NbCl6]]
Niobium juga membentuk berbagai gugus halida tereduksi, seperti [Nb6Cl18].
Nitrida dan karbida
Niobium nitrida (NbN) berubah menjadi superkonduktor pada suhu rendah dan digunakan dalam detektor inframerah. Karbida niobium utama adalah NbC, yang sangat keras dan merupakan bahan keramik tahan api yang dapat digunakan sebagai bahan mata bor alat pemotong.