Ketumpatan titanium ialah 4.506-4.516 g/cm³ (20 darjah ), dan takat lebur ialah 1668±4 darjah . Ketumpatan aloi titanium ialah 4.5 g·cm⁻³, iaitu kira-kira 57% daripada keluli berkekuatan-tinggi. Kekuatan spesifiknya lebih tinggi daripada keluli berkekuatan tinggi, aloi aluminium dan aloi magnesium. Kehadiran kekotoran dalam titanium mempunyai kesan yang ketara terhadap sifat mekanikalnya. Khususnya, kekotoran celahan (oksigen, nitrogen dan karbon) boleh meningkatkan kekuatan titanium dan mengurangkan keplastikannya. Sebagai contoh, kajian menunjukkan jongkong aloi titanium yang mengandungi kira-kira 2% besi dan 2% aluminium mempunyai kekuatan tegangan kira-kira 90 kg/mm² dan pemanjangan kira-kira 20% pada suhu bilik; pada 600 darjah, kekuatan tegangan adalah kira-kira 30 kg/mm² dan pemanjangan adalah kira-kira 30%, menunjukkan rintangan haba. Aloi mudah ditempa panas dan gulung panas.
Aloi titanium mempunyai rintangan kakisan air laut dan boleh mengekalkan prestasinya dalam air laut yang tercemar, air laut panas (di bawah 120 darjah), hentaman ombak, lumpur laut dan organisma laut yang melekat. Aloi titanium, kerana kekuatan spesifiknya yang tinggi, boleh menggantikan beberapa keluli khas dan maju dalam bidang aeroangkasa; disebabkan oleh suhu operasi yang tinggi, mereka boleh menggantikan beberapa aloi aluminium; dan kerana ia mempunyai kekuatan rayapan pada suhu sederhana (sehingga 550 darjah ) dan rintangan yang boleh diterima terhadap pengoksidaan dan kakisan, ia merupakan salah satu bahan calon untuk menggantikan aloi-berasaskan nikel dalam pemampat tekanan tinggi-enjin moden.
