Saat melebur titanium, ia melewati langkah-langkah yang rumit. Spons titanium diperoleh dengan mengubah ilmenit menjadi titanium tetraklorida, kemudian menaruhnya dalam tangki baja tahan karat tertutup, mengisinya dengan gas argon, dan mereaksikannya dengan logam magnesium. Spons titanium tidak dapat digunakan secara langsung, dan spons titanium harus dicairkan menjadi cairan dalam tungku listrik sebelum dapat dituang menjadi ingot titanium. Namun tungku listrik semacam ini membutuhkan teknologi yang sangat tinggi, selain udara tungku listrik harus dipompa bersih, yang lebih menegangkan adalah tidak mungkin menemukan wadah berisi titanium cair, karena bahan tahan api umumnya mengandung oksida, dan oksigen di dalamnya akan diambil oleh titanium cair. Kemudian, orang akhirnya menemukan tungku listrik dengan "wadah tembaga berpendingin air". Hanya bagian tengah tungku yang panas, sisanya dingin, dan titanium meleleh di tungku dan mengalir ke dinding wadah tembaga yang didinginkan dengan air, di mana ia segera mengembun menjadi ingot titanium.
Metode produksi massal titanium dalam industri adalah metode Klorr: logam titanium pertama-tama diproduksi melalui aksi klorin dan karbon pada ilmenit (TiFeO₃) atau rutil (TiO₂). Titanium tetraklorida (TiCl₄) yang dihasilkan kemudian dipisahkan dari besi klorida (FeCl₃) melalui distilasi. Terakhir, titanium tetraklorida direduksi dengan logam magnesium (Mg) untuk memperoleh logam titanium. Udara harus dikeluarkan dari proses produksi untuk menghindari titanium bereaksi dengan oksigen atau nitrogen sehingga membentuk pengotor.