Niobium minder meget om tantal og zirconium på mange måder. Det reagerer med fluor ved stuetemperatur, klor og brint ved 200 grader og nitrogen ved 400 grader, og produkterne er generelt interstitielle inhomogene forbindelser. Niobiummetal oxiderer i luften ved 200 grader og er modstandsdygtigt over for smeltede alkalier og syrer, herunder aqua regia, saltsyre, svovlsyre, salpetersyre og fosforsyre. Men flussyre og en blanding af flussyre og salpetersyre kan angribe niob.
Selvom niobium kan danne en række forskellige forbindelser i oxidationstilstanden +5 til -1, er det oftest i +5-oxidationstilstanden. Niobiumforbindelser med en oxidationstilstand under +5 indeholder alle niobium-niobiumbindinger.
Oxider og sulfider
Niobiumoxider kan have følgende oxidationstilstande: +5 (Nb2O5), +4 (NbO2) og +3 (Nb2O3) og sjældent +2 (NbO). Niobiumpentoxid er det mest almindelige niobiumoxid, og fremstillingen af niobiummetal og alle niobiumforbindelser bør starte med det. For at lave niobat kan niobiumpentoxid opløses i en alkalisk hydroxidopløsning eller smeltes i et alkalimetaloxid. Lithiumniobat (LiNbO3) har en perovskit-type metatrigonal krystalstruktur, mens lanthanniobat indeholder isolerede NbO3− ioner. Andre kendte forbindelser omfatter niobiumsulfid (NbS2), som danner en lagdelt struktur.
Et tyndt lag niobiumpentoxid kan tilføjes til overfladen af materialet ved kemisk dampaflejring eller atomlagsaflejring, og begge metoder anvender princippet om, at niobium (V) ethanol nedbrydes ved mere end 350 grader.
Halogenid
Niobium kan danne halogenider med {{0}} og +4 oxidationstilstande, samt forskellige substøkiometriske forbindelser. Niobiumpenthalid (NbX5) indeholder et oktaedrisk niobium-centralatom. Niobiumpentafluorid (NbF5) er et hvidt fast stof med et smeltepunkt på 79,0 grader, mens niobiumpentachlorid (NbCl5) er gult med et smeltepunkt på 203,4 grader. Begge kan hydrolyseres til dannelse af oxider og halogenidoxider, såsom NbOCl3. Niobiumpentachlorid er også et flygtigt reagens, der kan bruges i syntesen af forskellige organometalliske forbindelser, herunder dichlordinioben ((C5H5)2NbCl2). Niobiumtetrahalogenider (NbX4) er mørke polymerer med niobium-niobiumbindinger, såsom sort, hygroskopisk niobiumtetrafluorid (NbF4) og brunt niobiumtetrachlorid (NbCl4).
Niobiumhalogenider er også til stede, fordi niobiums pentahalogenider alle er Lewis-syrer. En af de vigtigste er [NbF7], som er en mellemforbindelse i mineralseparationen af niob og tantal. Det omdannes lettere til oxypentafluorid end dets tantalmodstykke. Andre halogenerede komplekser omfatter [NbCl6]:
Nb2Cl10+ 2Cl→ 2 [NbCl6]
Niobium danner også en række reducerede halogenidklynger, såsom [Nb6Cl18].
Nitrider og karbider
Niobiumnitrid (NbN) bliver til en superleder ved lave temperaturer og bruges i infrarøde detektorer. Det vigtigste niobiumcarbid er NbC, som er ekstremt hårdt og er et ildfast keramisk materiale, der kan bruges som skæreværktøjsbitmateriale.