Тугоплавкие редкие металлы относятся к переходным элементам IV, V и VI групп периодической системы, у которых происходит достройка электронного d-уровня. Эта особенность определяет ряд физических и химических свойств металлов рассматриваемой группы: тугоплавкость (температура плавления составляет от 1660 для титана до 3400 °С для вольфрама), высокую прочность, коррозионную стойкость, переменную валентность, обусловливающую многообразие химических соединений. Все тугоплавкие металлы образуют тугоплавкие и твердые карбиды, бориды, силициды.
В связи с высокими температурами плавления в технологии производства тугоплавких металлов широко используют методы дуговой и электронно-лучевой плавки, а также метод порошковой металлургии. Тугоплавкие металлы большей частью получают в виде порошка или пористой массы - губки, которые превращают в компактные металлы дуговой или электронно-лучевой плавкой или методом порошковой металлургии.
Для тугоплавких металлов характерна общность многих областей применения. Так, их используют как легирующие элементы в сталях и компоненты жаропрочных и твердых сплавов. Многие из них применяют в электротехнике и электровакуумной технике.
Ряд современных отраслей в крайней степени зависит от производства тугоплавких металлов и конструкционных материалов на их основе, а в некоторых областях приборо и машиностроения, металургической, химической и атомной промышленности, равноценной замены изделиям на основе тугоплавких металлов не существует.
Промышленное производство практически всех редких тугоплавких металлов было заложено в первой половине XX века, и особенно бурными темпами стало развиваться во второй его половине, в связи с возрастающими потребностями со строны авиационной, ракетно-космической и атомной промышленности. В этот период Россия (СССР) вошла в число мировых лидеров по добыче и производству большинства тугоплавких материалов.