Ilmenit chủ yếu được dùng làm nguyên liệu thô cho các sản phẩm tạo màu. Titan dionit được tách ra và nghiền thành bộ mịn và là một chất độ trắng cao có thể được sử sụng trong các sản phẩm sơn, giếu và nhựa chất lượng cao.

Phần lớn titan dioxit dùng làm chất tạo màu chủ yếu tập trung ở Bắc Mỹ và châu Âu, chiếm đến 50% nhu cầu thế giới. Nhu cầu của Indo-Chinese đang tăng nhanh chóng và có thể vượt qua lượng tiêu thụ của phương Tây.[cần dẫn nguồn]

Tiêu thụ thế giới tăng khoảng 5% đến 8% mỗi năm, với tốc độ tăng trưởng mạnh mẽ tập trung vào các nền kinh tế châu Á. Nhu cầu thế giới năm 2004 là 335.000 tấn TiO
2, tương đương 2,4 triệu tấn ilmenit.

Ilmenit chuyển thành titan dioxit bằng quy trình xử lý sulfat. Các nhà máy xử lý sulfat phải tận dụng ilmenit hàm lượng vanadi thấp, với vanadi là nguyên tố penalty. Chất tạo màu titan dioxit cũng có thể được sản xuất từ nguyên liệu thô hàm lượng titan cao như rutil và leucoxen bằng quy trình axit clorit.

Ilmenit thô được tinh chế bằng cách giảm hàm lượng sắt. Cacbon (anthracit) được dùng để chuyển hóa một số ôxit sắt trong ilmenit thành sắt kim loại. Các sản phẩm của quá trình này là sắt nóng chảy (pig iron) và xỉ giàu titan. Một quá trình liên quan là quá trình Becher.

Cát ilmenit cũng còn được dùng làm cát phun để làm sạch diecast.