לסגסוגת טיטניום חוזק גבוה, צפיפות נמוכה, תכונות מכניות טובות, קשיחות ועמידות בפני קורוזיה. בנוסף, לסגסוגות טיטניום יש ביצועי תהליך גרועים וקשה לחתוך אותן. בעיבוד חם, קל מאוד לספוג זיהומים כמו מימן, חמצן, חנקן ופחמן. יש גם עמידות נמוכה בפני שחיקה ותהליכי ייצור מורכבים. הייצור התעשייתי של טיטניום החל בשנת 1948. התפתחות התעשייה האווירית מחייבת את תעשיית הטיטניום להתפתח בקצב צמיחה שנתי ממוצע של כ-8%. התפוקה השנתית של' של חומרי עיבוד סגסוגת טיטניום הגיעה ליותר מ-40,000 טון, עם כמעט 30 דרגות סגסוגת טיטניום. סגסוגות הטיטניום הנפוצות ביותר הן Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) וטיטניום טהור תעשייתי (TA1, TA2 ו-TA3).
סגסוגת טיטניום משמשת בעיקר לייצור רכיבי מדחס למנועי מטוסים, ולאחר מכן חלקים מבניים של רקטות, טילים ומטוסים מהירים. באמצע שנות ה-60, טיטניום וסגסוגותיו שימשו בתעשייה הכללית לייצור אלקטרודות בתעשיית האלקטרוליזה, מעבים בתחנות כוח, תנורי חימום לזיקוק נפט והתפלת מי ים, והתקנים לבקרת זיהום סביבתי. טיטניום וסגסוגותיו הפכו למעין חומרים מבניים עמידים בפני קורוזיה. בנוסף, הוא משמש גם לייצור חומרי אחסון מימן וסגסוגות זיכרון.
סין החלה במחקר על טיטניום וסגסוגות טיטניום ב-1956; באמצע שנות ה-60, החל ייצור מתועש של חומרי טיטניום והתפתח לסגסוגות TB2.
סגסוגת טיטניום היא חומר מבני חשוב חדש המשמש בתעשיית התעופה והחלל. המשקל הסגולי, החוזק וטמפרטורת השירות שלו הם בין אלומיניום לפלדה, אך הוא חזק יותר מאלומיניום ופלדה ובעל עמידות מצוינת בפני קורוזיה של מי ים וביצועים בטמפרטורה נמוכה במיוחד. בשנת 1950, ארצות הברית השתמשה בו לראשונה על מפציץ קרב F-84 כרכיבים שאינם נושאי עומס כגון מגני חום של גוף המטוס האחורי, מסיטי רוח ומכסי זנב. מאז שנות ה-60, השימוש בסגסוגת טיטניום עבר מהגוף האחורי לגוף המטוס האמצעי, והחליף חלקית פלדה מבנית לייצור רכיבים נושאי עומס חשובים כגון מחיצות, קורות ומגלשות דש. כמות סגסוגת הטיטניום בשימוש במטוסים צבאיים גדלה במהירות והגיעה ל-20% עד 25% ממשקל מבנה המטוס. מאז שנות ה-70 החלו מטוסים אזרחיים להשתמש בסגסוגות טיטניום בכמויות גדולות. לדוגמה, מטוסי בואינג 747 השתמשו ביותר מ-3,640 קילוגרם של טיטניום. מטוסים עם מספר מאך גדול מ-2.5 משתמשים בטיטניום כדי להחליף פלדה כדי להפחית משקל מבני. לדוגמא נוספת, מטוס הסיור האמריקאי SR-71 בגובה רב ובמהירות גבוהה (שטס מספר מאך 3, גובה טיסה 26212 מטר), טיטניום מהווה 93% ממשקל מבנה המטוס, מה שנקרא" ;כל-טיטניום" כְּלִי טַיִס. כאשר יחס הדחף למשקל של מנוע האווירי עולה מ-4-6 ל-8-10, וטמפרטורת יציאת המדחס עולה מ-200-300 מעלות צלזיוס ל-500-600 מעלות צלזיוס, הדיסקים והלהבים המקוריים של המדחס בלחץ נמוך עשוי מאלומיניום חייב השתמש בסגסוגת טיטניום במקום, או השתמש בסגסוגת טיטניום במקום נירוסטה לייצור דיסקים ולהבים מדחסים בלחץ גבוה כדי להפחית משקל מבני. בשנות ה-70, כמות סגסוגת הטיטניום בשימוש במנועי אוויר היו בדרך כלל 20% עד 30% מהמשקל הכולל של המבנה. הוא שימש בעיקר לייצור רכיבי מדחס, כגון מאווררי טיטניום מזויפים, דיסקים ולהבים מדחסים, מארזי מדחס טיטניום יצוקים ומתווכים. מארז, בית מיסבים וכו'. החללית משתמשת בעיקר בחוזק הספציפי הגבוה, עמידות בפני קורוזיה ועמידות בטמפרטורה נמוכה של סגסוגות טיטניום לייצור מכלי לחץ שונים, מיכלי דלק, מחברים, רצועות מכשירים, מבנים ופגזי רקטות. לווייני אדמה מלאכותיים, מודולי ירח, חלליות מאוישות ומעבורות חלל משתמשים גם בחלקים מרותכים מסגסוגת טיטניום.