La densidad relativa del titanio es 4,506, el punto de fusión es 1668 grados y el punto de ebullición es 3287 grados. Resistividad 42x10⁻⁸Ω·m (20 grados). Es resistente a la corrosión debido al óxido denso en la superficie y no reacciona con oxígeno, halógeno y agua a temperatura ambiente, y reacciona con oxígeno para formar dióxido de titanio cuando está al rojo vivo. No reacciona con ácido nítrico, ácido sulfúrico diluido y álcali, pero es soluble en ácido sulfúrico concentrado, ácido fluorhídrico y agua regia.
El titanio tiene plasticidad, el alargamiento del titanio de alta pureza puede alcanzar el 50-60% y la contracción de la sección puede alcanzar el 70-80%, pero la resistencia es baja y no es adecuado como material estructural. La presencia de impurezas en el titanio tiene un gran impacto en sus propiedades mecánicas, especialmente las impurezas intersticiales (oxígeno, nitrógeno, carbono) pueden mejorar en gran medida la resistencia del titanio y reducir significativamente su plasticidad. Las buenas propiedades mecánicas del titanio como material estructural se logran controlando estrictamente el contenido de impurezas adecuado y agregando elementos de aleación.