Le protactinium est l'un des éléments les plus rares de la série des actinides. Il se trouve naturellement dans les minerais d'uranium, mais une tonne de pechblende ne contient qu'environ 0,1 milligramme de protactinium 231 ; bien que son isotope le plus stable, le protactinium 231, ait une demi-vie d'environ 32 700 ans, il n'a jamais été enrichi jusqu'à une concentration utilisable à l'échelle industrielle. Parce qu'il est extrêmement rare, hautement radioactif et chimiquement complexe, le protactinium n'a aucun usage pratique. Aujourd'hui, il sert uniquement de sujet de recherche en physique nucléaire et en chimie des actinides, étudié principalement pour comprendre le comportement de liaison des actinides et leurs propriétés nucléaires.
Les composés du protactinium, tels que l'oxyde de protactinium(V) (Pa2O5) et le chlorure de protactinium(V) (PaCl5), ne sont obtenus que par séparation à l'échelle des traces à partir de cibles irradiées et de résidus de minerais d'uranium au laboratoire. Ils servent à la recherche chimique et n'ont jamais entré dans aucun produit de consommation ni industriel.