TiI4 là một iod kiềm nhị phân phân tử hiếm, bao gồm các phân tử cô lập của các trung tâm tứ diện Ti(IV). Khoảng cách Ti–I là 261 pm. Phản ánh nhân vật phân tử của nó, TiI4 có thể được chưng cất mà không phân hủy ở một bầu khí quyển; tài sản này là cơ sở của việc sử dụng nó trong quá trình Van Arkel. Sự khác biệt về điểm nóng chảy giữa TiCl4 (điểm nóng chảy -24 ℃) và TiI4 (điểm nóng chảy 150 ℃) tương đương với sự khác nhau giữa các điểm nóng chảy CCl4 (điểm nóng chảy -23 ℃) và CI4 (điểm nóng chảy 168 ℃), phản ánh mối liên kết giữa các phân tử van der Waals mạnh hơn trong các iodide.

Hai polymorphs của TiI4 tồn tại, một trong số đó là rất cao hòa tan trong dung môi hữu cơ.