ความหนาแน่นสัมพัทธ์ของไททาเนียมคือ 4.506 จุดหลอมเหลวคือ 1668 องศา และจุดเดือดคือ 3287 องศา ความต้านทาน 42x10⁻⁸Ω·m (20 องศา) ทนต่อการกัดกร่อนเนื่องจากมีออกไซด์หนาแน่นบนพื้นผิว และไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ฮาโลเจน และน้ำที่อุณหภูมิห้อง และทำปฏิกิริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างไททาเนียมไดออกไซด์เมื่อร้อนจัด ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดไนตริก กรดซัลฟิวริกเจือจาง และด่าง แต่ละลายได้ในกรดซัลฟิวริกเข้มข้น กรดไฮโดรฟลูออริก และกรดกัดกร่อน
ไททาเนียมมีคุณสมบัติทางพลาสติก การยืดตัวของไททาเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถไปถึง 50-60% และการหดตัวของส่วนต่างๆ สามารถไปถึง 70-80% แต่ความแข็งแรงจะต่ำ และไม่เหมาะสำหรับใช้เป็นวัสดุโครงสร้าง การมีสิ่งเจือปนในไททาเนียมส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติเชิงกลของไททาเนียม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งเจือปนในช่องว่าง (ออกซิเจน ไนโตรเจน คาร์บอน) สามารถเพิ่มความแข็งแรงของไททาเนียมได้อย่างมากและลดความเป็นพลาสติกได้อย่างมาก คุณสมบัติเชิงกลที่ดีของไททาเนียมในฐานะวัสดุโครงสร้างนั้นทำได้โดยการควบคุมปริมาณสิ่งเจือปนที่เหมาะสมอย่างเคร่งครัดและเพิ่มธาตุโลหะผสม