Kepadatan relatif titanium adalah 4,506, titik lelehnya 1668 derajat, dan titik didihnya 3287 derajat. Resistivitasnya 42x10⁻⁸Ω·m (20 derajat). Titanium tahan terhadap korosi karena oksida padat di permukaannya, dan tidak bereaksi dengan oksigen, halogen, dan air pada suhu ruangan, serta bereaksi dengan oksigen untuk membentuk titanium dioksida saat membara. Titanium tidak bereaksi dengan asam nitrat, asam sulfat encer, dan alkali, tetapi larut dalam asam sulfat pekat, asam fluorida, dan aqua regia.
Titanium memiliki plastisitas, pemanjangan titanium dengan kemurnian tinggi dapat mencapai 50-60%, dan penyusutan penampang dapat mencapai 70-80%, tetapi kekuatannya rendah, dan tidak cocok sebagai bahan struktural. Kehadiran pengotor dalam titanium memiliki dampak besar pada sifat mekanisnya, terutama pengotor interstisial (oksigen, nitrogen, karbon) dapat sangat meningkatkan kekuatan titanium dan secara signifikan mengurangi plastisitasnya. Sifat mekanis titanium yang baik sebagai bahan struktural dicapai dengan secara ketat mengendalikan kandungan pengotor yang sesuai dan menambahkan elemen paduan.