五氧化二镤是一种化学式Pa2O5的无机化合物。当它被氢气还原时，它会形成黑色的二氧化镤PaO2。它是镤最稳定的氧化物，其中的镤元素呈最高价。

镤是稀少的放射性元素，较难获得大量样品以供研究，因此镤的化合物研究普遍较晚。Aristid V. Grosse在1927年首先制备了2mg的五氧化二镤。

五氧化二镤不溶于浓硝酸，但溶于氢氟酸和氢氟酸+硫酸混合物中，并在高温下与碱金属和碱土金属的固体氧化物反应。由于五氧化二镤与其他镤化合物一样，具有放射性、有毒且非常稀有，因此它的实际用途非常有限。铌、镁、镓和锰的混合氧化物掺杂0.005-0.52%的Pa2O5，已被用作陶瓷电容器的高温电介质（最高1300°C）。

五氧化二镤为立方晶系的白色晶体。晶胞参数a=5.446Å。650-700℃时为立方晶系晶体；700-1000℃时为四方晶系晶体；1000-1500℃时为六方晶系晶体。在空气中加热至700℃以上时即失去氧而成为非定比组成。