Le germanium est un métalloïde semi-conducteur, de masse volumique voisine de 5,323 g/cm³ et de point de fusion d'environ 938 °C, qui associe l'éclat métallique à un comportement semi-conducteur. Il est rare dans la croûte terrestre et récupéré surtout comme sous-produit des minerais de zinc et des cendres de charbon. Il occupe une position clé dans l'optoélectronique et les technologies infrarouges modernes. Dans les télécommunications par fibre optique, le dioxyde de germanium obtenu à partir de tétrachlorure de germanium est dopé dans le cœur des fibres de silice : il augmente l'indice de réfraction et réduit les pertes optiques, ce qui en fait le dopant essentiel des fibres de communication longue distance. En optique infrarouge, le germanium est très transparent au rayonnement infrarouge et sert à fabriquer les lentilles et les fenêtres des caméras thermiques, des dispositifs de vision nocturne infrarouge et des systèmes de guidage de missiles, largement employés dans la défense, la sécurité et la thermométrie industrielle. En microélectronique, le germanium a été le matériau de substrat des premiers transistors ; il sert aujourd'hui dans les hétérojonctions silicium-germanium, les cellules solaires et les détecteurs au germanium de haute pureté, ces derniers étant dédiés à la détection des rayonnements nucléaires et à la spectrométrie gamma.
Le dioxyde de germanium GeO2 est le composé le plus important du germanium ; il sert au dopage du cœur des fibres et aux verres optiques infrarouges, ainsi que de catalyseur pour le PET. Le tétrachlorure de germanium GeCl4 est un intermédiaire clé de l'industrie des fibres : le germanium est chloré puis oxydé en GeO2, qui est déposé sur une préforme de silice ; c'est aussi une matière première des revêtements optiques infrarouges. Le germane GeH4 est un gaz très toxique employé pour l'épitaxie des semi-conducteurs et le dépôt chimique en phase vapeur de films germanium-silicium. Les chalcogénures comme le monosulfure de germanium GeS et le monoséléniure de germanium GeSe sont transparents dans l'infrarouge à grande longueur d'onde et étudiés pour les fenêtres infrarouges et les commutateurs optiques. Le cristal de germanate de bismuth BGO est un matériau scintillateur utilisé dans les détecteurs de physique des hautes énergies et les caméras TEP médicales. Le monocristal de germanium de haute pureté, sans être un composé, sert de matériau détecteur pour la mesure des rayonnements nucléaires et la spectrométrie gamma.
