Omdat het metaal sterk, licht en erg corrosiebestendig is, en bovendien bestand tegen extreme temperatuurschommelingen, worden titaniumlegeringen veel toegepast bij de constructie van vliegtuigen en raketten. Daarnaast wordt titanium veel voor sieraden gebruikt. Voornamelijk omdat het sterk, anti-allergeen en goed bewerkbaar is.
Titanium wordt hoofdzakelijk (ongeveer 95%) gebruikt in de vorm van titaniumdioxide (TiO2); een intens wit pigment (titaanwit) in verf, papier en kunststoffen. Verf met titaniumdioxide reflecteert infrarood licht zeer goed, waardoor het veel wordt gebruikt in de astronomie.
Als legering in fietsen, golfclubs, brilmonturen, laptopbehuizingen en horlogekasten en –banden vanwege het lichte gewicht.
Als materiaal voor prothesen, bijvoorbeeld voor een heupimplantaat, omdat het biologisch inert is: het menselijk lichaam stoot dit niet af en het is niet giftig.
In scheepsschroeven vanwege de goede bestendigheid tegen zeewater.