碳化锆形成简单的间隙相，Zr原子形成紧密的立方晶格，C原子处于晶格的八面体间隙位置，Zr和C原子各自都可以构成面心立方结构，在八面体结构中，每一个锆原子和碳原子被六个次近邻的其它种类原子所环绕着。ZrC 存在很宽的均相区，在均相区中碳含量会有所变化，所以真实组成应该由式子ZrCx来代表其较大的非化学计量比组成，此处x是碳和锆的原子比，在x=0.5~1范围内碳化物晶体结构不变。
碳缺少是由于在碳亚晶格中碳原子空位所造成的，空位浓度有规律地影响与Zr-C键强有关的性能，如凝聚能、熔点、弹性常数、硬度和高温下塑性行为，以及与缺陷有关的迁移性能，如热、电传导性和扩散行为。

制备碳化锆有直接合成法、碳热还原法、溶胶凝胶法、自蔓延燃烧合成法、等离子化学气相合成法、机械合金法和低温合成法等，工业一般采用碳还原ZrO2制得，然后经过成型、烧结成为陶瓷。碳化锆粉体具有耐高温、硬度高、导热性好、化学稳定性好等性质。其可溶于硝酸、热浓硫酸、氢氟酸和王水，易溶于熔融苛性碱。