الكثافة النسبية للتيتانيوم هي 4.506، ونقطة الانصهار هي 1668 درجة، ونقطة الغليان هي 3287 درجة. المقاومة 42x10⁻⁸Ω·m (20 درجة). إنه مقاوم للتآكل بسبب الأكسيد الكثيف على السطح، ولا يتفاعل مع الأكسجين والهالوجين والماء في درجة حرارة الغرفة، ويتفاعل مع الأكسجين لتكوين ثاني أكسيد التيتانيوم عندما يكون ساخنًا للغاية. لا يتفاعل مع حمض النيتريك وحمض الكبريتيك المخفف والقلويات، ولكنه قابل للذوبان في حمض الكبريتيك المركز وحمض الهيدروفلوريك والماء الملكي.
يتمتع التيتانيوم باللدونة، ويمكن أن يصل استطالة التيتانيوم عالي النقاء إلى 50-60٪، ويمكن أن يصل انكماش المقطع إلى 70-80٪، ولكن القوة منخفضة، وهو غير مناسب كمادة هيكلية. إن وجود الشوائب في التيتانيوم له تأثير كبير على خصائصه الميكانيكية، وخاصة الشوائب الخلالية (الأكسجين والنيتروجين والكربون) يمكن أن تحسن بشكل كبير من قوة التيتانيوم وتقلل بشكل كبير من لدونته. يتم تحقيق الخصائص الميكانيكية الجيدة للتيتانيوم كمادة هيكلية من خلال التحكم الصارم في محتوى الشوائب المناسب وإضافة عناصر السبائك.