A produção mineira de vanádio é estimada como sendo superior a 50 000 toneladas anuais. Apenas uma fracção é metal puro. A Rússia, a China e a África do Sul são os países com maior produção mineira.
O vanádio é obtido maioritariamente como subproduto da refinação de outros metais, e também (com cada vez mais importância) é obtido a partir de petróleos - nomeadamente provenientes da Venezuela e do Canadá – sendo recuperado dos resíduos da queima dos petróleos. O vanádio constitui um componente das fracções mais pesadas de alguns petróleos que têm de ser removido antes do seu processamento para produção de combustíveis, uma vez que degrada o desempenho dos catalisadores utilizados nesse processamento.
O processo de obtenção de vanádio em geral envolve fazer reagir o minério ou resíduo que contem vanádio, com NaCl ou Na2CO2 a altas temperaturas. Este primeiro passo forma NaVO3 que é lavado com água. Segue-se uma precipitação por acidificação do meio gerando um "bolo vermelho". Queimando esse precipitado obtém-se pentóxido de vanádio, V2O5 um importante produto comercial de vanádio.
Para obter vanádio puro, é necessário reduzir o pentóxido de vanádio na presença de cálcio. No entanto, uma vez que a maioria do vanádio produzido tem como objectivo ser utilizado em ligas metálicas, nomeadamente no aço, é frequente reduzir o V2O5 numa fornalha na presença de ferro, formando assim ferrovanadio. O ferrovanadio pode ser adicionado ao aço sem necessidade de mais processamento.
O vanádio metálico também pode ser obtido por redução do cloreto de vanádio, VCl5, com hidrogénio ou magnésio, ou por electrólise de um halogeneto, o cloreto ou o brometo, fundido.