Ao fundir titânio, ele passa por etapas complexas. A esponja de titânio é obtida transformando ilmenita em tetracloreto de titânio, colocando-a em um tanque de aço inoxidável selado, enchendo-a com gás argônio e reagindo-a com magnésio metálico. A esponja de titânio não pode ser usada diretamente, e a esponja de titânio deve ser derretida em um líquido em um forno elétrico antes de ser fundida em lingotes de titânio. Mas esse tipo de forno elétrico requer uma tecnologia muito alta, além do ar do forno elétrico deve ser bombeado limpo, o que é mais estressante é que é impossível encontrar um cadinho contendo titânio líquido, porque o material refratário geral contém óxidos, e o oxigênio nele será retirado pelo titânio líquido. Mais tarde, as pessoas finalmente inventaram um forno elétrico com um "cadinho de cobre resfriado a água". Apenas a parte central do forno é quente, o resto é frio, e o titânio derrete no forno e flui para a parede do cadinho de cobre resfriado com água, onde imediatamente se condensa em lingotes de titânio.
O método de produção em massa de titânio na indústria é o método Klorr: o metal titânio é primeiro produzido pela ação do cloro e do carbono na ilmenita (TiFeO₃) ou rutilo (TiO₂). O tetracloreto de titânio resultante (TiCl₄) é então separado do cloreto férrico (FeCl₃) por destilação. Finalmente, o tetracloreto de titânio é reduzido com magnésio metálico (Mg) para obter titânio metálico. O ar deve ser removido do processo de produção para evitar que o titânio reaja com oxigênio ou nitrogênio para formar impurezas.