À faible dose, le vanadium est un oligoélément, composant essentiel de certaines enzymes. Les rats et les poulets en ont besoin d'une quantité infinitésimale pour éviter des déficiences dans la croissance et la reproduction. Le vanadium est à l'étude pour le traitement du diabète. On sait déjà qu'il possède des propriétés insulino-sensibilisante bien supérieure au sulfonyl-urée et à la metformine, avec des effets indésirables réputés minimes. En tant qu'élément naturel, il n'est pas brevetable.
On ne trouve pas de vanadium libre dans la nature, mais on le trouve sous forme liée dans au moins 65 minéraux comme la patronite (VS4), la vanadinite (Pb5(VO4)3Cl), et la carnotite (K2(UO2)2(VO4)2.3H2O) ; parfois dans la tanzanite. Le vanadium est aussi présent dans la bauxite, ainsi que dans les roches carbonnées comme le pétrole, le charbon, le bitume.
Le spectre du vanadium a aussi été détecté dans la lumière du Soleil ainsi que dans celle de certaines étoiles.
Le vanadium peut inhiber certaines réactions enzymatiques. La dose létale sur 9 jours pour la moule a été évaluée à 65 mg/Litre. De nombreux organismes marins le concentrent (Les Tunicates (Urochordés) ont une concentration interne de vanadium jusqu'à un million de fois supérieure à celle de l'eau où ils vivent), mais souvent en l'inertant (seule une faible partie est assimilée, le reste étant fixé ou métabolisé et excrété).
Le vanadium dans la nature est formé de 2 isotopes : l'isotope 50 à 0,24 %, très faiblement radioactif dû à sa demie-vie extrèmement longue ; et l'isotope 51 à 99,76 %.