二氧化钒是一种无机化合物，化学式为VO₂，是深蓝色的固体。二氧化钒是两性氧化物，溶于非氧化性酸，形成蓝色的钒酰离子（英语：vanadyl ion）VO2+，溶于碱形成棕色的2−，在高pH下形成4−。VO₂的相变温度较低，约66 °C，电阻率、不透明度会在相变时发生改变。基于这些特性，VO₂已广泛用于表面图层、传感器和成像等方面，以及在存储设备中也有着潜在应用。

二氧化钒的传统制备方法是利用三氧化二钒和五氧化二钒的归中反应：

K₃VO₄和KBH₄在溶液中发生还原反应，可以得到VO₂悬浊液，洗涤、干燥可得VO₂粉末，将粉末在真空中进行热处理，得到VO₂的纳米颗粒。

五氧化二钒和碳按化学计量比反应，可以制得二氧化钒。该反应分为两个阶段，第一阶段发生在674°C左右，反应生成V₆O₁₃，第二阶段发生在710°C左右，得到VO₂。总反应式如下：

此外，还原五氧化二钒至二氧化钒的还原剂还有一氧化碳、氢气、二氧化硫和草酸。

向含有VO2+（如VOSO₄）的溶液中加入适量碱可以沉淀出水合物VO₂·xH₂O。

VO₂是两性氧化物，可溶于非氧化性酸或碱。溶解在酸中得到蓝色的VO2+离子，但在空气中变绿。VO₂在空气中加热，或者和硝酸反应，会得到V₂O₅。