チタンの比重は4.506、融点は1668度、沸点は3287度です。電気抵抗率は42x10⁻⁸Ω·m（20度）。表面に緻密な酸化物があるため耐食性に優れ、常温では酸素、ハロゲン、水と反応せず、赤熱すると酸素と反応して二酸化チタンを形成します。硝酸、希硫酸、アルカリとは反応しませんが、濃硫酸、フッ化水素酸、王水には溶けます。
チタンは可塑性があり、高純度チタンの伸びは50-60％に達し、断面収縮は70-80％に達しますが、強度が低く、構造材料としては適していません。チタン中の不純物の存在は機械的性質に大きな影響を与え、特に格子間不純物（酸素、窒素、炭素）はチタンの強度を大幅に向上させ、可塑性を大幅に低下させます。構造材料としてのチタンの優れた機械的特性は、適切な不純物含有量を厳密に制御し、合金元素を添加することで実現されます。