El vanadio fue descubierto por Andrés Manuel del Río, un químico español, en 1801. Rio envió muestras de mineral de vanadio y una carta describiendo sus métodos al Instituto de Francia en París, Francia, para su análisis y confirmación. Desafortunadamente para Río, su carta se perdió en un naufragio y el Instituto solo recibió sus muestras, que contenían una breve nota que describía cuánto se parecía este nuevo elemento, al que Río había llamado eritronio, al cromo. Rio retiró su reclamación cuando recibió una carta de París en la que impugnaba su descubrimiento. El vanadio fue redescubierto por Nils Gabriel Sefstrôm, un químico sueco, en 1830 mientras analizaba muestras de hierro de una mina en Suecia. El vanadio fue aislado por Sir Henry Enfield Roscoe, un químico inglés, en 1867 combinando tricloruro de vanadio (VCl3) con gas hidrógeno (H2). Hoy en día, el vanadio se obtiene principalmente de los minerales vanadinita (Pb5(VO)3Cl) y carnotita (K2(UO2)2VO4·1-3H2O) calentando mineral triturado en presencia de carbono y cloro para producir tricloruro de vanadio. El tricloruro de vanadio se calienta con magnesio en una atmósfera de argón.
El vanadio es resistente a la corrosión y a veces se utiliza para fabricar tubos y tuberías especiales para la industria química. El vanadio tampoco absorbe fácilmente los neutrones y tiene algunas aplicaciones en la industria de la energía nuclear. Se utiliza una fina capa de vanadio para unir el titanio al acero.
Casi el 80% del vanadio producido se utiliza para fabricar ferrovanadio o como aditivo para el acero. El ferrovanadio es una aleación de hierro fuerte, resistente a los golpes y a la corrosión que contiene entre un 1% y un 6% de vanadio. Las aleaciones de ferrovanadio y vanadio se utilizan para fabricar elementos como ejes, cigüeñales y engranajes para automóviles, piezas de motores a reacción, resortes y herramientas de corte.
El pentóxido de vanadio (V2O5) es quizás el compuesto más útil del vanadio. Se utiliza como mordiente, un material que fija permanentemente los tintes a las telas. El pentóxido de vanadio también se utiliza como catalizador en ciertas reacciones químicas y en la fabricación de cerámica. El pentóxido de vanadio también se puede mezclar con galio para formar imanes superconductores.