מבנה מתכתי של טיטניום

לטיטניום יש מספר אטומי של 22 ו-22 אלקטרונים, עם תצורה אלקטרונית של 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d²4s² ([Ar]³d²4s²). לטיטניום אלמנטרי יש שני אלוטרופים: -Ti ו--Ti. - ל-Ti יש צפיפות של 4.506 גרם/ס"מ³, ואילו ל--Ti יש צפיפות של 4.400 גרם/ס"מ³ ב-900 מעלות.

-Ti יש מערכת גבישים משושה עם סידור אטומי סגור- משושה, וכתוצאה מכך ניצול של 74% שטח אטומי. -ל-Ti יש מערכת גבישים מעוקבת עם גוף-מרכז מעוקב קרוב-סידור שטח אטומי ארוז, וכתוצאה מכך 6% ניצול אטומי. יתר על כן, אפילו פגמים קטנים בגבישי טיטניום יכולים להשפיע על תכונות הגביש כגון חוזק מכני ומוליכות חשמלית.