ในการหลอมไททาเนียมนั้นจะต้องผ่านขั้นตอนที่ซับซ้อน ฟองน้ำไททาเนียมได้มาจากการแปรรูปอิลเมไนต์ให้เป็นไททาเนียมเตตระคลอไรด์ จากนั้นใส่ลงในถังสแตนเลสที่ปิดสนิท เติมด้วยก๊าซอาร์กอน และทำปฏิกิริยากับโลหะแมกนีเซียม ฟองน้ำไททาเนียมไม่สามารถใช้ได้โดยตรง และฟองน้ำไททาเนียมจะต้องถูกหลอมเป็นของเหลวในเตาไฟฟ้าก่อนจึงจะหล่อเป็นแท่งไททาเนียมได้ แต่เตาไฟฟ้าประเภทนี้ต้องใช้เทคโนโลยีขั้นสูงมาก นอกจากจะต้องสูบอากาศในเตาไฟฟ้าให้สะอาดแล้ว สิ่งที่น่ากังวลยิ่งกว่าก็คือเป็นไปไม่ได้ที่จะหาเบ้าหลอมที่มีไททาเนียมเหลว เพราะวัสดุทนไฟทั่วไปมีออกไซด์ และออกซิเจนในนั้นจะถูกไททาเนียมเหลวดูดออกไป ต่อมาในที่สุดผู้คนก็ประดิษฐ์เตาไฟฟ้าที่มี "เบ้าหลอมทองแดงระบายความร้อนด้วยน้ำ" เฉพาะส่วนกลางของเตาเท่านั้นที่ร้อน ส่วนที่เหลือเย็น และไททาเนียมจะละลายในเตาและไหลไปที่ผนังของเบ้าหลอมทองแดงที่ระบายความร้อนด้วยน้ำ ซึ่งจะควบแน่นเป็นแท่งไททาเนียมทันที
วิธีการผลิตไททาเนียมจำนวนมากในอุตสาหกรรมคือวิธี Klorr โดยโลหะไททาเนียมจะถูกผลิตขึ้นโดยการใช้คลอรีนและคาร์บอนกับอิลเมไนต์ (TiFeO₃) หรือรูไทล์ (TiO₂) ก่อน จากนั้นจึงแยกไททาเนียมเตตระคลอไรด์ (TiCl₄) ที่ได้ออกจากเฟอร์ริกคลอไรด์ (FeCl₃) โดยการกลั่น ในที่สุด ไททาเนียมเตตระคลอไรด์จะถูกรีดิวซ์ด้วยโลหะแมกนีเซียม (Mg) เพื่อให้ได้โลหะไททาเนียม ควรกำจัดอากาศออกจากกระบวนการผลิตเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ไททาเนียมทำปฏิกิริยากับออกซิเจนหรือไนโตรเจนจนเกิดสิ่งเจือปน