鈦及鈦合金在低溫和超低溫下仍能保持其原有的力學性能。隨著溫度的降低，鈦和鈦合金的強度不斷增加，而延性逐漸變差。許多退火的鈦合金在195.5度溫度下還具有足夠的延性和斷裂韌性。含間隙元素特低的可在252度溫度下使用。它的缺口抗拉強度與非缺口抗拉強度之比，在-25.7度溫度下為0.95-1.15。鈦合金在髙溫下還能保持一定的性能。一般工業鈦合金在540度溫度下能保持其性能，但僅能供短時間應用，長時間夠的溫度范圍為450-481度。目前已研制出供600溫度下使用的鈦合金。鈦合金作為導彈材料可在540度溫度下長期使用，還可在760度溫度下短時間使用。
1.純鈦的抗拉強度為265-353MPa,—般鈦合金為686-1176MPa，目前最高可達1764MPa。鈦合金與許多鈦的強度相當，但鈦的比強度遠不如鈦合金。
2.鈦和鈦合金的壓縮強度不低于其抗拉強度。工業純鈦的壓縮屈服強度和拉伸屈服強度大致相等，而Ti-6A1-4V和Ti-5Al-2.5Sn壓縮強度比拉伸強度稍高。
3.剪切強度一般為抗拉強度的60%-70%。鈦和鈦合金薄板的承壓屈服強度大約是抗拉強度的1.2-2.0倍。
4.在正常大氣氣氛下，經加工和退火的鈦和鈦合金的持久極限為0.5-0.65抗拉強度。在缺口狀態OCt=3.9)進行1000萬次疲勞試驗時，退火Ti-6A1-4V的持久極限為0.2倍抗拉強度。
5.最高純度級的加工工業純鈦的硬度通常小于120HB(布氏硬度），其他工業純的加工鈦的硬度為200-295HB。純鈦鑄件的硬度為200-220HB。鈦合金在退火狀態下的硬度值為32-38HRC(洛氏），相當于298-349HB。鑄態的Ti-5Al-2.5Sn和Ti-6A1-4V的硬度為320HB,低間隙雜質Ti-6A1-4V鑄件的硬度為310HB。
6.工業純鈦的拉伸彈性模量為105-109GPa大多數鈦合金在退火狀態下的拉伸彈性模量110-120GPa。時效硬化的鈦合金比在退火狀態下具有稍高的拉伸彈性模量，抗壓彈性模量等于或者大于拉伸彈性模量。鈦合金的比彈性模童與鋁合金的相等，僅次于鈹、鉬和某些高溫合金。
7.工業純鈦的扭轉或剪切模量為46GPa，鈦合金的剪切模量為43-51GPa。為提高鈦合金的強度，增加間隙物含童都會給合金的抗沖擊性能和斷裂韌性帶來有害影響。根據鈦合金的種類和狀態的不同，變性工業純鈦的夏氏缺口沖擊強度值為15-54j/m3，鑄造狀態時約為4-10j/m3。鈦合金在退火狀態下的沖擊強度為13-25.8J/m3，時效狀態的稍低。
8.許多鈦合金具有很高的斷裂韌性，或者說，鈦合金抗裂紋擴展的能力很好。退火狀態的Ti-6A1-4V就是一種韌性極好的材料，當缺口集中系數K=25.4mm時，缺口拉伸強度與非缺口拉伸強度之比大于1。
