Диоксид титана - самый распространенный и наиболее часто используемый химический состав титана. Около 95% извлеченных из земли руд титана являются  предназначенными  на получение двуокиси титана TiO2 из-за его интенсивного белого цвета. Чаще всего его используют как пигмент в красках, бумаге, зубной пасте и пластической хирургии. Используется также в качестве добавки для цемента, в камнях драгоценных металлов, используя титан изготавливают  титановый лист, а также в качестве укрепляющего  дополнения графитовых  композитов, используемые для удилищ и клюшек для гольфа.

Порошок TiO2 химически инертен, является непрозрачным. В свободном состоянии встречается в виде минералов. Краска, изготовленная из диоксида титана, устойчива  к низким температурам и воздействию морской среды. Чистый диоксид титана имеет очень высокий показатель заламывания света и расщепляет свет сильнее, чем алмаз.

Используется в качестве фильтра для очистки воздуха, также используется в качестве мембраны, нанесенной на окна для защиты от воздействия УФ-лучей.

Производители стальных труб, постоянно уменьшают содержание углерода, а также снижают уровень вредных примесей, таких,  как  сера, фосфор с высоким содержанием марганца, в которых через добавление небольших количеств легирующих элементов, таких как  титан, ниобий и ванадий, достигается значительное увеличение прочностных свойств. Действие титана, связанные с созданием с азотом и углеродом очень стабильных мелких частиц карбида и нитрида. Его добавка в сталь в количестве 0,01–0,02% вызывает выделение во время прокатки на границах зерен аустенита, в первую очередь, нитрида титана, который не позволяет  рост зерен аустенита, даже при температуре 1200 °C. Титан также положительно влияет на свариваемость металла.

Одним из важных свойства титана является его устойчивость к воздействию морской воды. Использовано это было для строительства трубопроводов, проводящих воду, используемую для охлаждения нефтеперерабатывающих и химических заводов, работающих в непосредственной близости от моря. С конца 90-х годов  XX  века в  мире установлено было около 100 миллионов погонных метров трубопроводов, выполненных из титана.

Биомедицинская инженерия. Титановый протез

Биологические свойства и физико-химические титана вызвали значительный прорыв в биомедицине. Титан, используемый в зубном протезировании. Имеет в несколько раз ниже, чем традиционные ортопедические материалы, теплопроводность, высокую твердость, механическую прочность и долговечность. Кроме того, не вызывает аллергических реакций и устойчив к коррозии.