В 1913 г. Фаянс и Гёринг открыли в продуктах распада урана изотоп UX2 (234Pa) с периодом полураспада около 1 мин., названный из-за короткого времени жизни "бревием". Затем Блек, Ган и Мейтнер обнаружили сходство свойств UX2 с танталом.

В 1918 г. Ган и Мейтнер в урановой смолке и, независимо от них Содде и Кренстон, открыли долгоживущий изотоп протактиния, названного так, потому что он являлся предшественником актиния.
 

Так как протактиний служит родоначальником актиния (при α-распаде 231Pa образуется 227Ac), ему было присвоено современное название.

Протактиний — светло-серый металл, по твёрдости приближающийся к урану. При температуре 2oК обладает сверхпроводимостью.

Металлический протактиний кристаллизуется в тетрагональной сингонии. При 1170оС существует объемно-центрированная кубическая модификация.

Протактиний на воздухе обычно покрывается тонкой плёнкой монооксида. Легко реагирует с водородом при 250-300оС, образуя гидрид PaH3. С иодом образует летучие иодиды сложного состава.
 

Ввиду малого содержания в земной коре (содержание от массы Земли составляет 0,1 миллиардная доль процента) и крайней токсичности элемент имеет крайне узкое применение-добавка к ядерному горючему. На тонну урана содержание протактиния составляет 0,34 г.