تیتانیوم خالص در دمای محیط ساختار کریستالی هگزاگونال (شش وجهی) آلفا α فشرده داشته که در دمای تقریبا 885ºC (1625 ºF تبدیل به ساختار BCC – بتا می شود. این دمای انتقال به عنوان تبدیل β شناخته می شود که بسته به نوع و مقادیر ناخالصی یا افزودنی های آلیاژی میتواند کاهش یا افزایش یابد. در دمای محیط تیتانیوم خالص تجاری به شکل فاز آلفا می باشد. با افزودن عناصر آلیاژی به تیتانیوم، مقادیر هر فاز و دمای تبدیل بتا تغییر میکند.



تیتانیوم و آلیاژهای آن هدایت حرارتی بسیار پایین و مقاومت الکتریکی بالایی دارند. تیتانیوم خالص استحکام تسلیمی برابر با فولادهای کم آلیاژ داشته با این تفاوت که به میزان 45% سبک تر از آنها ست. گرچه تیتانیوم تقریبا 60% چگال تر از آلومینیوم می باشد استحکام آن دو برابر آلیاژهای آلومینیوم ساختاری می باشد.

مزایای تیتانیوم و آلیاژهای آن عبارتند از:

نسبت استحکام به وزن بالا آلیاژهای تیتانیوم به آنها اجازه میدهد در بسیاری از کاربردهایی که نیاز به استحکام و چقرمگی شکست بالا می باشد جایگزین فولاد شوند.
با چگالی حدود g/cm3 5/4 (lb/in3 16/0)، آلیاژهای تیتانیوم تنها حدود نصف سنگینی فولاد و سوپر آلیاژهای پایه نیکلی را داشته که نتیجه آن حصول نسبت های استحکام به وزن بالا ست.
آلیاژهای تیتانیوم استحکام خستگی بهتری نسبت به سایر آلیاژهای سبک ، مانند آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم، دارا هستند.
آلیاژهای تیتانیوم بسته به مشخصات آلیاژ می توانند در دماهای بالا، C º 590-370 (F º 1100-700) کار کنند.
مقاومت به خوردگی آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با فولاد و آلیاژهای آلومینیوم چشم گیر است.

پودر تیتانیم دی‌اکسید (روتیل) که از آن پراکسید تیتان، تیتانیم سالسیلات و تیتانیم تانات تهیه می‌کنند، عملی همانند اکسید روی بر روی پوست بدن ایجاد می‌کند.

تیتانیم دی‌اکسید برای التیام سوزش‌های پوستی مورد استفاده قرار می‌گیرد و منعکس‌کننده اشعه ماوراء بنفش خورشید است و بدین جهت در ساختن کرم‌ها و لوسیون‌های ضدآفتاب (ضد سوختگی) استفاده می‌شود.

از پودر تیتانیم دی‌اکسید در ساخت قاب کپسول‌های دارویی و پوشش قرص‌ها نیز استفاده می‌شود.