二氧化鋯粉體通常由斜鋯石或鋯英石提純而來，常含有HfO2(因為兩者難分離），所以二氧化鋯純度通常是內含HfO2。

在固態時有三個晶相：單斜晶相、四方晶相、立方晶相(低溫相到高溫相），越高溫的結晶相密度越高。在製備二氧化鋯陶瓷製品降溫時，二氧化鋯會從四方晶相變為單斜晶相，此時因為密度降低，因此體積發生膨脹(3~5%)，容易發生製品破裂，因此單純的二氧化鋯很難製備純的二氧化鋯陶瓷製品。

四方晶相變為單斜晶相的相變速度是以聲速進行，發生速度很快，並且不會伴隨熱產生，而此體積膨脹只發生在a軸與c軸，b軸幾乎沒有變化。

在判讀二氧化鋯的結晶相時，多是以XRD作判定。但是四方晶相與立方晶相的XRD相當接近，只有少數結晶面有些許差異，因此不易判讀，需要增加其他的分析（如:拉曼光譜等）才能進一步確認。

將氧化釔添加到氧化鋯中（稱作釔安定氧化鋯），可以將高溫的四方晶相、立方晶相，讓它在室溫下穩定存在。要控制二氧化鋯的結晶相，除了溫度、添加劑外，改變粒徑也是常見的手法。