Titanyumun bağıl yoğunluğu 4.506, erime noktası 1668 derece ve kaynama noktası 3287 derecedir. Direnç 42x10⁻⁸Ω·m (20 derece). Yüzeyindeki yoğun oksit nedeniyle korozyona dayanıklıdır ve oda sıcaklığında oksijen, halojen ve su ile reaksiyona girmez ve kırmızı-sıcak olduğunda oksijenle reaksiyona girerek titanyum dioksit oluşturur. Nitrik asit, seyreltik sülfürik asit ve alkali ile reaksiyona girmez, ancak konsantre sülfürik asit, hidroflorik asit ve aqua regia'da çözünür.
Titanyumun plastisitesi vardır, yüksek saflıktaki titanyumun uzaması %50-60'e ulaşabilir ve kesit büzülmesi %70-80'e ulaşabilir, ancak mukavemeti düşüktür ve yapısal bir malzeme olarak uygun değildir. Titanyumdaki safsızlıkların varlığı mekanik özellikleri üzerinde büyük bir etkiye sahiptir, özellikle aralıklı safsızlıklar (oksijen, nitrojen, karbon) titanyumun mukavemetini büyük ölçüde iyileştirebilir ve plastisitesini önemli ölçüde azaltabilir. Titanyumun yapısal bir malzeme olarak iyi mekanik özellikleri, uygun safsızlık içeriğinin sıkı bir şekilde kontrol edilmesi ve alaşım elementlerinin eklenmesiyle elde edilir.