在金屬元素中，鈦的比強度很高。它是一種高強度但低質量的金屬，而且具有相當好的延展性（尤其是在無氧的環境下）。鈦的表面呈銀白色金屬光澤。它的熔點相當地高（超過1,649攝氏度），所以是良好的耐火金屬材料。它具有順磁性，其電導率及熱導率皆甚低。
商業等級的鈦（純度為99.2%）具有約為434兆帕斯卡的極限抗拉強度，與低等級的鋼合金相若，但比鋼合金要輕45%。鈦的密度比鋁高60%，但強度是常見的6061-T6鋁合金的兩倍。鈦可被用于各種用途。某些鈦合金（例如βC）的抗拉強度達1,400兆帕斯卡。然而，當鈦被加熱至430攝氏度以上時，強度會減弱。
盡管比不上高等級的熱處理鋼，鈦仍具有相當的硬度。鈦不具磁性，同時是不良的導熱及導電體。用機械處理時需要注意，因為如不采用鋒利的器具及適當的冷卻手法，鈦會軟化，并留有壓痕。像鋼結構體一樣，鈦結構體也有疲勞極限，因此在某些應用上可保證持久耐用。鈦合金的比勁度一般不如鋁合金及碳纖維等其他物料，所以較少應用于需要高剛度的結構上。
鈦具有兩種同素異形體，在882攝氏度時，就會從六方最密堆積的α型轉變成體心立方的β型。在到達臨界溫度前，α型的比熱會隨著升溫而暴增，但到達后會下降，然后在β型下不論溫度地保持基本恒定。跟鋯和鉿類似，鈦還存在一種ω態，在高壓時熱力學穩定，但也可能在常壓下以介穩態存在。此態一般是六邊形（理想）或三角形（扭曲），在軟性縱波聲頻光子導致β型（111）原子平面倒塌時能被觀測到。
