Niobijs daudzējādā ziņā ir ļoti līdzīgs tantalam un cirkonim. Tas reaģē ar fluoru istabas temperatūrā, ar hloru un ūdeņradi 200 grādu temperatūrā un ar slāpekli 400 grādu temperatūrā, un produkti parasti ir intersticiāli nehomogēni savienojumi. Metāls niobijs oksidējas gaisā 200 grādu temperatūrā un ir izturīgs pret izkausētiem sārmiem un skābēm, tai skaitā ūdeņiem, sālsskābi, sērskābi, slāpekļskābi un fosforskābi. Tomēr fluorūdeņražskābe un fluorūdeņražskābes un slāpekļskābes maisījums var uzbrukt niobijam.
Lai gan niobijs var veidot dažādus savienojumus oksidācijas stāvoklī no +5 līdz –1, tas visbiežāk ir +5 oksidācijas stāvoklī. Visi niobija savienojumi, kuru oksidācijas pakāpe ir zemāka par +5, satur niobija-niobija saites.
Oksīdi un sulfīdi
Niobija oksīdiem var būt šādi oksidācijas stāvokļi: +5 (Nb2O5), +4 (NbO2) un +3 (Nb2O3) un reti +2 (NbO). Niobija pentoksīds ir visizplatītākais niobija oksīds, un niobija metāla un visu niobija savienojumu sagatavošana jāsāk ar to. Lai iegūtu niobātu, niobija pentoksīdu var izšķīdināt sārma hidroksīda šķīdumā vai izkausēt sārmu metālu oksīdā. Litija niobātam (LiNbO3) ir perovskīta tipa metatrigonāla kristāliska struktūra, savukārt lantāna niobāts satur izolētus NbO3− jonus. Pie citiem zināmiem savienojumiem pieder niobija sulfīds (NbS2), kas veido slāņainu struktūru.
Materiāla virsmai var pievienot plānu niobija pentoksīda slāni, izmantojot ķīmisko tvaiku vai atomu slāņa pārklāšanu, un abās metodēs tiek izmantots princips, ka niobija (V) etanols sadalīsies vairāk nekā 350 grādu temperatūrā.
Halogenīds
Niobijs var veidot halogenīdus ar {{0}} un +4 oksidācijas pakāpēm, kā arī dažādus substehiometriskus savienojumus. Niobija pentalīds (NbX5) satur oktaedrisku niobija centrālo atomu. Niobija pentafluorīds (NbF5) ir balta cieta viela ar kušanas temperatūru 79,0 grādi, savukārt niobija pentafluorīds (NbCl5) ir dzeltens ar kušanas temperatūru 203,4 grādi. Abus var hidrolizēt, veidojot oksīdus un halogenīdu oksīdus, piemēram, NbOCl3. Niobija pentahlorīds ir arī gaistošs reaģents, ko var izmantot dažādu metālorganisko savienojumu, tostarp dihlorodiniobēna ((C5H5)2NbCl2, sintēzē. Niobija tetrahalogenīdi (NbX4) ir tumši polimēri ar niobija-niobija saitēm, piemēram, melns, higroskopisks niobija tetrafluorīds (NbF4) un brūns niobija tetrahlorīds (NbCl4).
Ir arī niobija halogenīdu aninācijas, jo visas niobija pentahalīdi ir Lūisa skābes. Viens no svarīgākajiem ir [NbF7], kas ir starpposma savienojums niobija un tantala minerālu atdalīšanā. Tas ir vieglāk pārveidots par oksipentafluorīdu nekā tā tantala ekvivalents. Citi halogenētie kompleksi ietver [NbCl6]:
Nb2Cl10+ 2Cl→ 2 [NbCl6]
Niobijs veido arī dažādas reducētu halogenīdu kopas, piemēram, [Nb6Cl18].
Nitrīdi un karbīdi
Niobija nitrīds (NbN) zemā temperatūrā pārvēršas par supravadītāju un tiek izmantots infrasarkanajos detektoros. Galvenais niobija karbīds ir NbC, kas ir ārkārtīgi ciets un ir ugunsizturīgs keramikas materiāls, ko var izmantot kā griezējinstrumenta uzgaļu materiālu.