Terbium er noenlunde motstandsdyktig overfor rust ved kontakt med atmosfærisk luft, men ved temperaturer over 150 °C begynner det å brenne og danner derved terbiumdioxid (TbO2). Terbium reagerer med vann under dannelse av gassformig hydrogen og terbiumhydroxid.
Terbium kan ta to forskjellige allotropiske former: Ved temperaturer under 1289 °C tar det sin α-form med hexagonal krystallstruktur. Ved høyere temperaturer omorganiseres strukturen, og stoffet fremtreder i sin β-form.