Số ôxi hóa +4 chiếm đa số trong các hợp chất của titan, nhưng số ôxi hóa +3 cũng khá phổ biến. Vì có số ôxi hóa cao, nhiều hợp chất của titan có mức độ cộng hóa trị cao.

Mặc dù titan là kim loại khá hiếm, vì giá thành sản xuất cao, nhưng titan điôxít (còn gọi là titan(IV), titan trắng, hay titania) lại rẻ, không độc, có sẵn nhiều, và được dùng rộng rãi làm thuốc nhuộm trắng trong sơn, men, sơn mài, nhựa và xi măng xây dựng. Bột TiO2 là chất trơ về mặt hóa học, chống mờ trước ánh sáng mặt trời, chắn sáng tốt: nó là thành phần chính của nhựa gia dụng có màu từ trắng tới nâu, xám. Trong tự nhiên hợp chất này được tìm thấy trong các khoáng chất anatas, brookit và rutil.

Sơn được sản xuất từ titan điôxit chịu đựng tốt trong nhiều nhiệt độ, và có khả năng tự làm sạch, và chịu được điều kiện môi trường biển. Titan điôxit có độ khúc xạ cao và độ tán sắc lớn hơn kim cương.