A densidade relativa do titânio é 4,506, o ponto de fusão é 1668 graus e o ponto de ebulição é 3287 graus. Resistividade 42x10⁻⁸Ω·m (20 graus). É resistente à corrosão devido ao óxido denso na superfície e não reage com oxigênio, halogênio e água em temperatura ambiente e reage com oxigênio para formar dióxido de titânio quando está em brasa. Não reage com ácido nítrico, ácido sulfúrico diluído e álcali, mas é solúvel em ácido sulfúrico concentrado, ácido fluorídrico e água régia.
O titânio tem plasticidade, o alongamento do titânio de alta pureza pode atingir 50-60%, e a contração da seção pode atingir 70-80%, mas a resistência é baixa e não é adequado como material estrutural. A presença de impurezas no titânio tem um grande impacto em suas propriedades mecânicas, especialmente impurezas intersticiais (oxigênio, nitrogênio, carbono) podem melhorar muito a resistência do titânio e reduzir significativamente sua plasticidade. As boas propriedades mecânicas do titânio como material estrutural são obtidas controlando rigorosamente o teor de impurezas apropriado e adicionando elementos de liga.