Densiteten af titanium er 4,506-4,516 g/cm³ (20 grader), og smeltepunktet er 1668±4 grader. Densiteten af titanlegering er 4,5 g·cm⁻³, hvilket er omkring 57 % af den for høj-stål. Dens specifikke styrke er højere end højstyrkestål, aluminiumslegering og magnesiumlegering. Tilstedeværelsen af urenheder i titanium har en betydelig indvirkning på dets mekaniske egenskaber. Især interstitielle urenheder (ilt, nitrogen og kulstof) kan øge styrken af titanium og reducere dets plasticitet. For eksempel viste en undersøgelse, at titanlegeringsbarrer indeholdende omkring 2 % jern og 2 % aluminium har en trækstyrke på omkring 90 kg/mm² og en forlængelse på omkring 20 % ved stuetemperatur; ved 600 grader er trækstyrken ca. 30 kg/mm², og forlængelsen er ca. 30%, hvilket viser varmebestandighed. Legeringen er let at varmsmede og varmvalse.
Titaniumlegering har havvandskorrosionsbestandighed og kan opretholde sin ydeevne i forurenet havvand, varmt havvand (under 120 grader), bølgepåvirkning, havmudder og vedhæftede marine organismer. Titaniumlegeringer kan på grund af deres høje specifikke styrke erstatte nogle specielle og avancerede stål i rumfartsområdet; på grund af deres høje driftstemperatur kan de erstatte nogle aluminiumslegeringer; og fordi de besidder krybestyrke ved moderate temperaturer (op til 550 grader) og acceptabel modstandsdygtighed over for oxidation og korrosion, er de et af kandidatmaterialerne til at erstatte nikkel-baserede superlegeringer i moderne motorhøjtrykskompressorer-.
