טיטניום יציב מאוד באוויר בטמפרטורת החדר. כאשר מחומם לרמה של {{0}} , נוצר סרט תחמוצת מוצק על פני השטח, המספק הגנה מפני חמצון נוסף. לטיטניום יש יכולת חזקה לספוג חמצן, חנקן ומימן. גזים אלו הם זיהומים מזיקים מאוד למתכת טיטניום, ואפילו בכמויות קטנות (0.01 אחוז עד 0.005 אחוז), הם עלולים להשפיע באופן רציני על התכונות המכניות שלה. בין תרכובות טיטניום, טיטניום דו חמצני (TiO2) הוא בעל הערך המעשי ביותר. TiO2 אינרטי ואינו רעיל לגוף האדם, ויש לו סדרה של תכונות אופטיות מצוינות. TiO2 הוא אטום, עם ברק ולבן גבוהים, מקדם שבירה וכוח פיזור גבוה, כוח כיסוי חזק ופיזור טוב. הפיגמנט המיוצר הוא אבקה לבנה, הידועה בכינויה לבן טיטניום, שנמצאת בשימוש נרחב. המראה של מוטות טיטניום דומה מאוד לזה של פלדה, עם צפיפות של 4.51g/cm3, שהיא פחות מ-60 אחוז מזו של פלדה. זהו אלמנט המתכת בצפיפות הנמוכה ביותר מבין מתכות עקשן. התכונות המכניות של טיטניום, הידוע בכינויו התכונות המכניות שלו, קשורות קשר הדוק לטוהר שלו. טיטניום בטוהר גבוה בעל ביצועי עיבוד מצוינים, התארכות מצוינת והתכווצות חתך רוחב, אך חוזק נמוך, מה שהופך אותו ללא מתאים לשימוש כחומר מבני. טיטניום טהור תעשייתי מכיל כמות מתאימה של זיהומים, בעל חוזק ופלסטיות גבוהים ומתאים לייצור חומרים מבניים.
ניתן לסווג סגסוגות טיטניום לחוזק נמוך, פלסטיות גבוהה, חוזק בינוני וחוזק גבוה, הנעים בין 200 (חוזק נמוך) ל-1300 (חוזק גבוה) מגה-פסקל. עם זאת, סגסוגות טיטניום יכולות להיחשב בדרך כלל כסגסוגות בעלות חוזק גבוה. יש להם חוזק גבוה יותר מסגסוגות אלומיניום הנחשבות לחוזק בינוני, ויכולות להחליף לחלוטין סוגים מסוימים של פלדה מבחינת חוזק. בהשוואה לירידה המהירה בחוזק של סגסוגות אלומיניום בטמפרטורות מעל 150 מעלות, כמה סגסוגות טיטניום עדיין יכולות לשמור על חוזק טוב ב-600 מעלות. טיטניום מתכת צפופה זכה לתשומת לב גבוהה מתעשיית התעופה בשל קל משקלו, חוזק גבוה יותר מסגסוגת אלומיניום, ויכולת לשמור על חוזק גבוה יותר מאלומיניום בטמפרטורות גבוהות. בהתחשב בכך שהצפיפות של טיטניום היא 57 אחוז מפלדה, החוזק הספציפי שלו (יחס חוזק/משקל או יחס חוזק/צפיפות נקראים שניהם חוזק ספציפי) גבוה, ועמידות הקורוזיה, עמידות החמצון ועמידות העייפות שלו כולם חזקים. . 3/4 מסגסוגות טיטניום משמשות כחומרים מבניים המיוצגים על ידי סגסוגות מבניות תעופה, ו-1/4 משמשים בעיקר כסגסוגות עמידות בפני קורוזיה. לסגסוגת טיטניום חוזק גבוה וצפיפות נמוכה, תכונות מכניות טובות, קשיחות טובה ועמידות בפני קורוזיה. בנוסף, לסגסוגות טיטניום יש תכונות עיבוד גרועות וקשה לחתוך אותן. בעבודה חמה קל מאוד לספוג זיהומים כמו מימן, חמצן, חנקן ופחמן. יש גם עמידות בפני שחיקה ירודה ותהליך ייצור מורכב. הייצור התעשייתי של טיטניום החל בשנת 1948. התפתחות תעשיית התעופה מחייבת את תעשיית הטיטניום לצמוח בקצב שנתי ממוצע של כ-8 אחוזים. נכון לעכשיו, הייצור השנתי של חומרי עיבוד סגסוגת טיטניום בעולם הגיע ליותר מ-40000 טון, עם כמעט 30 דרגות סגסוגת טיטניום. סגסוגות הטיטניום הנפוצות ביותר הן Ti-6Al-4V (TC4) 'Ti-5Al-2.5Sn (TA7) וטיטניום טהור תעשייתי (TA1, TA2, ו-TA3).
