Niobi (nguồn gốc từ tên gọi một vị thần Hy Lạp là Niobe, con gái của Tantalus) được Charles Hatchett phát hiện năm 1801.[2] Hatchett tìm thấy niobi trong một mẫu quặng được John Winthrop gởi từ Anh đến Massachusetts, Hoa Kỳ năm 1734[3] và đã đặt tên khoáng vật là columbite và nguyên tố mới là columbium theo tên Columbia.[4] Columbium được Hatchett phát hiện có thể là một hỗn hợp của nguyên tố mới với tantali.[4] Đã có một số nhầm lẫn đáng kể[5] về các khác biệt giữa niobi và tantali có quan hệ gần gũi. Năm 1809, Nhà hóa học Anh William Hyde Wollaston đã so sánh cả hai ôxit của columbi—columbit, có mật độ 5,918 g/cm3, và tantali—tantalit, với mật độ 7,935 g/cm3, và kết luận rằng đó là 2 ôxít khác nhau đáng kể về mật độ, và do đó ông giữ tên gọi tantali.[5] Kết luận này bị phản đối bởi nhà hóa học Đức Heinrich Rose năm 1846, ông cho rằng có hai nguyên tố khác nhau trong mẫu tantalit, và đặt tên chúng theo tên đứa con của Tantalus: niobium (theo Niobe), và pelopium (theo Pelops).[6][7] Nhầm lẫn này xuất phát từ sự khác biệt được quan sát rất ít giữa tantali và niobi. Cả tantali và niobi phản ứng với clo và các vết cua ôxy, bao gồm cả hàm lượng trong khí quyển, với niobi tạo thành hai hợp chất: niobi pentaclorua (NbCl5) dễ bay hơi màu trắng và niobi oxyclorua (NbOCl3) không bay hơi. Các nguyên tố mới được công bố là pelopium, ilmenium và dianium[8] thực chất là niobi hoặc các hỗn hợp của niobi và tantali.[9]

Sự khác biệt giữa tantalum and niobium được chứng minh rõ ràng năm 1864 bởi Christian Wilhelm Blomstrand,[9] và Henri Etienne Sainte-Claire Deville, cũng như Louis J. Troost, họ đã xác định các công thức của một số hợp chất vào năm 1865[9][10] và cuối cùng bởi nhà hóa học Thụy Sĩ Jean Charles Galissard de Marignac[11] năm 1866, tất cả họ đã chứng minh rằng chỉ có 2 nguyên tố. Các phát hiện này đã không ngăn các nhà khoa học dùng trong các bài báo được xuất bản mãi cho đến năm 1871.[12] năm 1864, De Marignac là người đầu tiên điều chế niobi nguyên chất khi ông khử niobi clorua bằng cách nung nóng nó trong môi trường hiđrô.[13]

Mặc dù de Marignac đã có thể điều chế niobi nguyên chất với quy mô lớn vào năm 1866, mãi cho đến đầu thế kỷ 20 niobi mới được dùng trong thương mại, trong sợi tóc đèn dây tóc.[10] Ứng dụng này nhanh chóng lỗi thời khi niobi bị thay thế bởi tungsten, do nguyên tố này có điểm nóng chảy cao hơn và đó là một lợi thế trong việc sử dụng làm dây tóc bóng đèn. Việc phát hiện ra niobi có khả năng làm tăng độ bền của thép được thực hiện vào thập niên 1920, và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.[10] Năm 1961, nhà vật lý người Mỹ Eugene Kunzler và các cộng sự tại Bell Labs phát hiện ra rằng niobi-kẽm thể hiện tính siêu dẫn trong các dòng điện và từ trường mạnh.[14]

Columbium (ký hiệu Cb[15]) là tên gọi ban đầu Hatchett đặt cho nguyên tố, nhưng IUPAC đã chính thức công nhận tên gọi "niobium" như là tên cho nguyên tố số 41 vào năm 1950 sau khoảng 100 năm tranh chấp. Đây là một kiểu thỏa hiệp[16] do IUPAC chấp nhận tên gọi tungsten thay cho tên gọi wolfram để chiều theo cách gọi tại Bắc Mỹ cho nguyên tố số 74; và niobium thay vì columbium để chiều theo cách gọi tại châu Âu cho nguyên tố số 41. Tuy nhiên, không phải là ai cũng đồng ý với điều này và trong khi nhiều hiệp hội hóa chất hàng đầu cũng như các tổ chức chính phủ đề cập tới nguyên tố này bằng tên gọi chính thức của IUPAC thì vẫn còn nhiều hiệp hội kim loại, các nhà luyện kim hàng đầu khác, và phần lớn các nhà sản xuất thương mại hàng đầu tại Hoa Kỳ vẫn dùng tên gọi "columbium".[17][18]