Titaanin suhteellinen tiheys on 4,506, sulamispiste on 1668 astetta ja kiehumispiste on 3287 astetta. Resistiivisyys 42x10⁻⁸Ω·m (20 astetta). Se kestää korroosiota pinnalla olevan tiheän oksidin vuoksi, eikä reagoi hapen, halogeenin ja veden kanssa huoneenlämpötilassa ja reagoi hapen kanssa muodostaen titaanidioksidia, kun se on kuumaa. Se ei reagoi typpihapon, laimean rikkihapon ja emäksen kanssa, mutta liukenee väkevään rikkihappoon, fluorivetyhappoon ja aqua regiaan.
Titaanilla on plastisuutta, erittäin puhtaan titaanin venymä voi olla 50-60% ja poikkileikkauksen kutistuma 70-80%, mutta lujuus on alhainen, eikä se sovellu rakennemateriaaliksi. Epäpuhtauksien läsnäolo titaanissa vaikuttaa suuresti sen mekaanisiin ominaisuuksiin, erityisesti interstitiaaliset epäpuhtaudet (happi, typpi, hiili) voivat parantaa huomattavasti titaanin lujuutta ja vähentää merkittävästi sen plastisuutta. Titaanin hyvät mekaaniset ominaisuudet rakennemateriaalina saavutetaan valvomalla tarkasti asianmukaista epäpuhtauspitoisuutta ja lisäämällä seosaineita.