1、相對密度：在常用的白色顏料中，二氧化鈦的相對密度最小，同等質量的白色顏料中，二氧化鈦的表面積最大，顏料體積最高。
2、介電常數：由于二氧化鈦的介電常數較高，因此具有優良的電學性能。在測定二氧化鈦的某些物理性質時，要考慮二氧化鈦晶體的結晶方向。例如，金紅石型的介電常數，隨晶體的方向不同而不同，當與C軸相平行時，測得的介電常數為180，與此軸呈直角時為90，其粉末平均值為114。銳鈦礦型二氧化鈦的介電常數比較低只有48。
3、電導率：二氧化鈦具有半導體的性能，它的電導率隨溫度的上升而迅速增加，而且對缺氧也非常敏感。例如，金紅石型二氧化鈦在20℃時還是電絕緣體，但加熱到420℃時，它的電導率增加了107倍。稍微減少氧含量，對它的電導率會有特殊的影響，按化學組成的二氧化鈦（TiO2）電導率<10-10s/cm，而TiO1.9995的電導率則高達10-1s/cm。金紅石型二氧化鈦的介電常數和半導體性質對電子工業非常重要，該工業領域利用上述特性，生產陶瓷電容器等電子元器件。
4、硬度：按莫氏硬度10分制標度，金紅石型二氧化鈦為6~6.5，銳鈦礦型二氧化鈦為5.5~6.0，因此在化纖消光中為避免磨損噴絲孔而采用銳鈦型。
5、熔點和沸點：由于銳鈦礦型和板鈦型二氧化鈦在高溫下都會轉變成金紅石型，因此板鈦型和銳鈦礦型二氧化鈦的熔點和沸點實際上是不存在的。只有金紅石型二氧化鈦有熔點和沸點，金紅石型二氧化鈦的熔點為1850℃、空氣中的熔點 （1830±15）℃、富氧中的熔點1879℃，熔點與二氧化鈦的純度有關。金紅石型二氧化鈦的沸點為 (3200±300)K，在此高溫下二氧化鈦稍有揮發性。
6、吸濕性：
二氧化鈦雖有親水性，但吸濕性不太強，金紅石型與銳鈦型相比較小。
二氧化鈦的吸濕性與其表面積的大小有一定關系，表面積大，吸濕性高。
二氧化鈦的吸濕性也與表面處理及性質有關。
7、熱穩定性：
二氧化鈦屬于熱穩定性好的物質，一般用量為0.01%～0.12%。
物理結構：金紅石型、銳鈦礦型；結晶系、四方晶系。
晶格常數：A軸0.458，c軸0.795，A軸0.378，c軸0.949
a軸：7.19X10-6 2.88~10-6
c軸：9.94X10-6 6.44~10-6