ใช้ในอุตสาหกรรมโลหะผสมเป็นหลัก โดยเฉพาะในการผลิตเหล็กกล้าความแข็งแรงสูง เช่น เหล็กกล้าเครื่องมือ เหล็กกล้าโครงสร้าง และ HSLA steels ซึ่งวานาเดียมช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน นิยมใช้ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง ยานยนต์ อุตสาหกรรมปิโตรเลียม ท่อส่งก๊าซและน้ำมัน รูปแบบผงช่วยให้การผสมโลหะที่แม่นยำในกระบวนการโลหะวิทยา

นอกจากนี้ยังใช้เป็นสารเติมแต่งในโลหะผสมอลูมิเนียมและไทเทเนียมสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เพราะช่วยเพิ่มความทนทานต่ออุณหภูมิสูง

ทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในปฏิกิริยาทางเคมี โดยเฉพาะในการออกซิเดชันของก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในการผลิตกรดซัลฟิวริก ในด้านพลังงาน วานาเดียมใช้ในแบตเตอรี่ชนิดเรด็อกซ์โฟลว์ (Vanadium Redox Flow Battery) ซึ่งเหมาะสำหรับการเก็บพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น แสงอาทิตย์และลม เพราะสามารถชาร์จ-คายประจุได้หลายครั้งและมีอายุการใช้งานยาวนาน

ในการพิมพ์ 3 มิติและการผลิตแบบเพิ่มวัสดุ (additive manufacturing) ผงวานาเดียมถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนประสิทธิภาพสูงสำหรับอุตสาหกรรมการบินและกลาโหม ช่วยเพิ่มความต้านทานการคลาน (creep resistance) ทำให้มีคุณค่าในใบพัดเทอร์ไบน์และการใช้งานที่อุณหภูมิสูง

นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิกส์เพื่อให้สีและคุณสมบัติพิเศษในผลิตภัณฑ์