Gustina titanijuma je 4.506-4.516 grama po kubnom centimetru (2{{10} stepen), veća je od aluminijuma i niža od gvožđa, bakra i nikla. Ali njegova specifična snaga zauzima prvo mjesto među metalima, tri puta veća od nehrđajućeg čelika i 1,3 puta od legure aluminija. Tačka topljenja 1668 ± 4 stepena, latentna toplota topljenja 3.7-5.0 kcal/g atom, tačka ključanja 3260 ± 20 stepeni, latentna toplota isparavanja 102.5-112.5 kcal /g atoma, kritična temperatura 4350 stepeni, kritični pritisak 1130 atmosfera. Toplotna i električna provodljivost titanijuma je loša, približno ili nešto niža od one kod nerđajućeg čelika. Titanijum ima supravodljivost, a kritična temperatura supravodljivosti čistog titanijuma je 0.38-0.4K. Na 25 stepeni, specifični toplotni kapacitet titanijuma je 0,126 kcal/g atom · stepen, entalpija je 1149 kcal/g atoma, a entropija je 7,33 kcal/g atom · stepen. Metalni titan je paramagnetna supstanca sa magnetnom permeabilnošću od 1,00004.
