钛和钛的合金大量用于航空工业，有“空间金属”之称；另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。此外，由于钛合金还与人体有很好的相容性，所以钛合金还可以作人造骨。
钒之所以用于钢铁中，是由于钒能与钢铁中的碳元素生成稳定的碳化合物（V4C3），可以细化钢的组织和晶粒，提高晶粒粗话温度。显著提高改善钢铁的性能。可加大钢的强度、韧性、抗腐蚀能力、耐磨能力和承受冲击负荷的能力等。
真空烧结、电弧熔炼、电子束熔炼、等离子熔炼等一系列冶金技术已经大量用于提炼稀有金属，特别是稀有难熔金属。区域熔炼技术已是制取高纯度稀散金属和稀有难熔金属的有效手段。
随着科学技术的进步与冶金工艺、设备和分析检测技术的发展和稀有金属生产规模的扩大，稀有金属的纯度也就不断提高，性能不断改进，品种不断增多，从而推动了稀有金属的应用领域的扩大。
国家鼓励企业提升冶炼、加工和二次资源循环利用技术水平，鼓励高性能材料开发和精深加工品生产和出口。高性能往往表现为产品的高强度和长寿命，可以直接减少资源的使用量，加上循环利用比例的提高和替代材料的开发三管齐下，才能实现行业可持续发展。
稀有金属矿产资源用途广泛，尤其是在宇航、原子能、电子、国防工业等高科技技术方面应用广泛。锂的同位素6Li是制造氢弹不可缺少的原料，在核反应堆中锂作控制棒冷却剂和传热介质，常用作飞机、火箭、潜艇的燃料等；金属铍被用作原子能反应堆的防护材料和制备中子源、高能燃料的添加剂等；铌、钽用于制造电子计算机记忆装置、超导合金制造大功率磁铁等。