לסגסוגת טיטניום יש את המאפיינים העיקריים הבאים: חוזק גבוה. טמפרטורת השירות גבוהה בכמה מאות מעלות מזו של סגסוגות אלומיניום. זה עדיין יכול לשמור על הכוח הנדרש בטמפרטורות מתונות ויכול לעבוד במשך זמן רב בטמפרטורות של 450 עד 500 מעלות. לשני סוגים אלה של סגסוגות טיטניום עדיין יש חוזק גבוה בטווח של 150 מעלות עד 500 מעלות. חוזק ספציפי, בעוד החוזק הספציפי של סגסוגת אלומיניום יורד משמעותית ב-150 מעלות. טמפרטורת העבודה של סגסוגת טיטניום יכולה להגיע ל-500 מעלות, בעוד זו של סגסוגת אלומיניום היא מתחת ל-200 מעלות. לכן, אופני חוץ מנצלים את התכונה הזו. למרות שהעלות גבוהה, הם עדיין מבוקשים על ידי חובבים רבים, וכך גם כדורי גולף, שקל ליפול ועמידים בפני שחול. לחלק מסגסוגות טיטניום מתקפלות חיצוניות יש עמידות טובה בפני קורוזיה וניתן להשתמש בהן באווירה לחה ועבודה במדיום של מי ים, עמידות הקורוזיה שלו טובה בהרבה מזו של נירוסטה; הוא עמיד במיוחד בפני קורוזיה בבור, קורוזיה חומצית וקורוזיה מתח; יש לו עמידות בפני קורוזיה מצוינת בפני אלקלי, כלוריד, חומרים אורגניים מבוססי כלור, חומצה חנקתית, חומצה גופרתית וכו'. עם זאת, לטיטניום יש עמידות נמוכה בפני קורוזיה למדיה עם מלחי חמצן וכרום מפחיתים.
סגסוגות טיטניום עדיין יכולות לשמור על תכונותיהן המכניות בטמפרטורות נמוכות ונמוכות במיוחד. סגסוגות טיטניום בעלות תכונות טובות של טמפרטורה נמוכה ואלמנטים ביניים נמוכים במיוחד, כגון TA7, יכולות לשמור על פלסטיות מסוימת ב--253 מעלות . לכן, סגסוגת טיטניום היא גם חומר מבני חשוב בטמפרטורה נמוכה. כוס תרמוס היא דוגמה טובה. אין בעיה בכלל כשלוקחים אותו בחוץ. החלק החיצוני של כמה מבנים ידועים עשוי מסגסוגת טיטניום, אשר עמידה בפני מזג אוויר בטמפרטורה נמוכה וקורוזיה.
הפעילות הכימית הגבוהה של טיטניום מייצרת תגובות כימיות חזקות עם O, N, H, CO, CO₂, אדי מים, אמוניה וכו' באטמוספירה. כאשר תכולת הפחמן גדולה מ-{{0}}.2%, יווצר TiC קשה בסגסוגת הטיטניום; כאשר הטמפרטורה גבוהה, הוא יגיב עם N ליצירת שכבת משטח קשה של TiN; מעל 600 מעלות, טיטניום סופג חמצן ויוצר שכבה קשה מאוד שהוקשחה; ככל שתכולת המימן עולה, תיווצר גם שכבה שבירה. עומק שכבת השטח הקשה והשבירה המיוצר על ידי ספיגת גז יכול להגיע ל-0.1~0.15 מ"מ, ומידת ההתקשות היא 20%~30%. לטיטניום יש גם זיקה כימית גבוהה והוא נוטה להידבק למשטחי חיכוך.
