เซอร์โคเนียม-ที่ประกอบด้วยซิลิเกตธรรมชาติ ZrSiO4 หรือที่เรียกว่าเพทายหรือผักตบชวา มีการกระจายอย่างกว้างขวางในธรรมชาติและมีสีที่สวยงามหลากหลายตั้งแต่สีส้มไปจนถึงสีแดง ถือเป็นอัญมณีมาตั้งแต่สมัยโบราณ คำว่า "เพทาย" กล่าวกันว่ามาจากคำภาษาอาหรับ "zarqūn" ที่แปลว่าชาด หรือจากคำภาษาเปอร์เซีย "zargun" ที่แปลว่าทองคำ "ผักตบชวา" มาจากคำภาษากรีกที่แปลว่า "ลิลลี่" ศรีลังกา ซึ่งเป็นประเทศหมู่เกาะในมหาสมุทรอินเดีย อุดมไปด้วยเพทาย อัญมณีที่มีเพทายในรูปของเพทายเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่สมัยโบราณ
ในปี ค.ศ. 1789 MH Klaproth ชาวเยอรมัน ขณะศึกษาเพทาย ค้นพบว่าโดยการหลอมรวมกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ ละลายสารเย็นในกรดไฮโดรคลอริก เติมโพแทสเซียมคาร์บอเนตลงในสารละลาย ตกตะกอน กรองและล้างตะกอน จากนั้นต้มตะกอนด้วยกรดซัลฟูริก และกรองซิลิคอนออกไซด์ออกไป เขาไม่พบแคลเซียม แมกนีเซียม หรืออลูมิเนียมออกไซด์ในการกรอง เมื่อเติมโพแทสเซียมคาร์บอเนตลงในสารละลาย จะเกิดการตกตะกอน ตะกอนนี้ไม่ละลายในสารละลายอัลคาไลน์ เช่น อะลูมิเนียมออกไซด์ และไม่ทำปฏิกิริยากับกรด เช่น แมกนีเซียมออกไซด์ Klaproth สรุปว่าตะกอนนี้ไม่เหมือนกับออกไซด์ใดๆ ที่รู้จักก่อนหน้านี้ และประกอบด้วยเซอร์โคน (ภาษาเยอรมันสำหรับเพทาย) หลังจากนั้นไม่นาน นักเคมีชาวฝรั่งเศส de Morueau และ Vauquelin ยืนยันว่าการวิเคราะห์ของ MH Klaproth นั้นถูกต้อง ชื่อละตินของธาตุคือ เซอร์โคเนียม สัญลักษณ์ Zr แปลว่าเซอร์โคเนียมในภาษาจีน
ในปี 1808 เอช. เดวีแห่งอังกฤษพยายามย่อยสลายสารประกอบเซอร์โคเนียมโดยใช้กระแสไฟฟ้า แต่ล้มเหลว ในปี 1824 JJ Berzelius แห่งสวีเดนผลิตเซอร์โคเนียมโลหะเป็นครั้งแรกโดยการลด K₂ZrF₆ ด้วยโพแทสเซียม แต่ก็ยังไม่บริสุทธิ์เพียงพอ สูตรปฏิกิริยาคือ: K₂ZrF₆ + 4K=Zr + 6KF ปฏิกิริยานี้ยังสามารถใช้โซเดียมเป็นตัวรีดิวซ์ได้อีกด้วย จนกระทั่งถึงปี 1914 นักวิจัยสองคน Lely และ Ham bruger จากผู้ผลิตหลอดไส้โลหะของเนเธอร์แลนด์ ได้รับเซอร์โคเนียมโลหะบริสุทธิ์โดยการใส่เซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ปราศจากน้ำและโซเดียมของโลหะส่วนเกินลงในทรงกลมกลวง แล้วให้ความร้อนถึง 500 องศาโดยใช้กระแสไฟฟ้า
เซอร์โคเนียมบริสุทธิ์โดยสิ้นเชิงไม่ได้ถูกผลิตขึ้นจนกระทั่งปี 1925 โดยนักเคมีชาวดัตช์ Anton Eduard van Arkel และ Jan Hendrik de Boer โดยการย่อยสลายเซอร์โคเนียม tetraiodide (ZrI₄) เซอร์โคเนียมจึงถูกผลิตขึ้นเป็นมวล-โดยการให้ความร้อนเซอร์โคเนียมเตตระคลอไรด์ด้วยแมกนีเซียม
