Η σχετική πυκνότητα του τιτανίου είναι 4.506, το σημείο τήξης είναι 1668 μοίρες και το σημείο βρασμού είναι 3287 μοίρες. Αντίσταση 42x10⁻8Ω·m (20 μοίρες). Είναι ανθεκτικό στη διάβρωση λόγω του πυκνού οξειδίου στην επιφάνεια και δεν αντιδρά με το οξυγόνο, το αλογόνο και το νερό σε θερμοκρασία δωματίου και αντιδρά με το οξυγόνο για να σχηματίσει διοξείδιο του τιτανίου όταν είναι καυτό. Δεν αντιδρά με νιτρικό οξύ, αραιό θειικό οξύ και αλκάλια, αλλά είναι διαλυτό σε πυκνό θειικό οξύ, υδροφθορικό οξύ και aqua regia.
Το τιτάνιο έχει πλαστικότητα, η επιμήκυνση του τιτανίου υψηλής καθαρότητας μπορεί να φτάσει το 50-60%, και η συρρίκνωση του τμήματος μπορεί να φτάσει το 70-80%, αλλά η αντοχή είναι χαμηλή και δεν είναι κατάλληλο ως δομικό υλικό. Η παρουσία ακαθαρσιών στο τιτάνιο έχει μεγάλο αντίκτυπο στις μηχανικές του ιδιότητες, ειδικά οι ενδιάμεσες ακαθαρσίες (οξυγόνο, άζωτο, άνθρακας) μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την αντοχή του τιτανίου και να μειώσουν σημαντικά την πλαστικότητά του. Οι καλές μηχανικές ιδιότητες του τιτανίου ως δομικού υλικού επιτυγχάνονται με τον αυστηρό έλεγχο της κατάλληλης περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες και την προσθήκη στοιχείων κράματος.