Phức chất phân tử được biết đến như TiCl2(chel)2, trong đó chel là DMPE (CH3)2PCH2CH2P(CH3)2 và TMEDA ((CH3)2NCH2CH2N(CH3)2).[4] Các phức này được điều chế bằng cách khử các phức Ti(III) và Ti(IV) liên quan.

Hiệu ứng điện tử bất thường đã được quan sát thấy ở các phức: TiCl2[(CH3)2PCH2CH2P(CH3)2]2 là thuận từ với một bộ ba trạng thái cơ bản, nhưng Ti(CH3)2[(CH3)2PCH2CH2P(CH3)2]2 nghịch từ.[5]

Một phức trạng thái rắn của TiCl2 là Na2TiCl4, đã được chuẩn bị bởi phản ứng của Ti kim loại với TiCl3 trong NaCl.[6] Loài này có một cấu trúc chuỗi tuyến tính, trong đó một lần nữa các tâm Ti(II) là hình bát diện với các halogen đầu cuối, hướng trục.[7]