El recubrimiento de fosfato de calcio (CaP) en implantes de circonio y basados en circonio es un desafío, debido a su inestabilidad química y susceptibilidad a impactos térmicos y mecánicos. Un circonio policristalino tetragonal estabilizado con itrio al 3% en moles fue sometido a irradiación con láser de femtosegundos (FsL) para formar arquitecturas de superficie micro y submicrónicas, antes del recubrimiento de CaP utilizando deposición láser pulsada (PLD) y procesamiento en solución a baja temperatura. El circonio no tratado, el circonio recubierto de CaP y el circonio irradiado con FsL y recubierto de CaP fueron implantados en las metáfisis tibiales proximales de conejos machos japoneses blancos durante cuatro semanas. El análisis radiográfico, la prueba de empuje, la tinción con rojo alizarina y el análisis histomorfométrico demostraron una capacidad de unión ósea mucho mejor del circonio irradiado con FsL y recubierto de CaP en comparación con el circonio recubierto de CaP sin irradiación con FsL y el circonio no tratado. La resistencia a la falla del circonio irradiado con FsL y recubierto de CaP en la prueba de empuje fue de 6.2 a 13.1 veces mayor que la del circonio recubierto de CaP sin irradiación con FsL y el circonio no tratado. Además, la resistencia de adhesión entre el hueso y el circonio irradiado con FsL y recubierto de CaP fue tan alta que indujo fractura del hueso huésped en las pruebas de empuje. La mayor capacidad de unión ósea se atribuyó a las arquitecturas de superficie micro/submicrónicas que mejoraron la diferenciación osteoblástica y el entrelazado mecánico, lo que llevó a una mejor osteointegración. La irradiación con FsL seguida del recubrimiento de CaP podría ser útil para mejorar la osteointegración de articulaciones basadas en circonio sin cemento e implantes dentales de circonio.