钒基储氢合金可以形成可逆氢化物。钒基储氢合金的溶质元素种类较多，典型的溶质元素有钛（Ti）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、镍（Ni）、锆（Zr）、钼（Mo）等。

钒基储氢合金的晶型为体心立方（BCC）结构，吸氢后形成固溶体氢化物（α相）、一氢化物（β相）和二氢化物（γ相），在合金的吸放氢PCT曲线上表现为两个平台区，即低平台区和高平台区。原子态氢占据BCC相中四面体或者八面体间隙，从而实现安全储氢。钒基储氢合金的理论储氢量为3.8wt%。由于低平台区的一氢化物（β相）需要在高温或者低压下才能释放氢，因此在室温附近仅高平台区的二氢化物（γ相）适合于储氢。多元钒基储氢合金除了BCC主相外，还可能出现Laves相。

具有实用化特征的钒基储氢合金可分为三元合金体系和四元合金体系（指合金中主元素数量）。代表性的三元合金体系有V-Ti-Cr、V-Ti-Mn、V-Ti-Fe和V-Ti-Ni，四元合金体系主要有V-Ti-Cr-Mn和V-Ti-Cr-Fe。三元合金系中75at%V-5at%Ti-Cr，在0℃有效放氢量约2.35wt%，平台压3～4大气压，200次循环后容量仍可保持2.25wt%。纯金属钒价格昂贵，为了降低材料成本，采用廉价的FeV中间合金作为钒源。四元合金系中V-Ti-Cr-Fe合金，278开吸氢后在333开放氢，放氢量可超过3.05wt%，材料成本降低至纯金属钒制备合金的10%。