Густина титанијума је 4.506-4.516 грама по кубном центиметру (2{{10} степен), већа је од алуминијума и нижа од гвожђа, бакра и никла. Али његова специфична снага је на првом месту међу металима, три пута већа од нерђајућег челика и 1,3 пута већа од легуре алуминијума. Тачка топљења 1668 ± 4 степена, латентна топлота топљења 3.7-5.0 кцал/г атома, тачка кључања 3260 ± 20 степени, латентна топлота испаравања 102.5-112.5 кцал /г атома, критична температура 4350 степени, критични притисак 1130 атмосфера. Топлотна и електрична проводљивост титанијума је лоша, приближно или нешто нижа од оне код нерђајућег челика. Титанијум има суперпроводљивост, а критична температура суправодљивости чистог титанијума је 0.38-0.4К. На 25 степени, специфични топлотни капацитет титанијума је 0,126 кцал/г атом · степен, енталпија је 1149 кцал/г атома, а ентропија је 7,33 кцал/г атом · степен. Метални титанијум је парамагнетна супстанца са магнетном пермеабилношћу од 1,00004.
