티타늄은 지각에서 아홉 번째로 풍부한 원소(질량으로 0.63%)이자 일곱 번째로 풍부한 금속이다. 대부분의 화성암, 유래된 퇴적물, 생명체 및 자연수에 산화물 형태로 존재한다. 미국 지질조사국이 분석한 801종의 화성암 중 784종이 티타늄을 포함하고 있다. 토양에서의 비율은 약 0.5%에서 1.5%이다. 일반적인 티타늄 함유 광물로는 아니타제, 브루카이트, 일메나이트, 페로브스카이트, 루타일, 타이타나이트(스페인)가 있다. 아카오기이트는 매우 희귀한 티타늄 이산화물 광물이다. 이 광물들 중 경제적으로 중요한 것은 루타일과 일메나이트뿐이지만, 높은 농도로 찾기는 어렵다. 2011년에 각각 약 600만 톤과 70만 톤이 채굴되었다. 서부 호주, 캐나다, 중국, 인도, 모잠비크, 뉴질랜드, 노르웨이, 시에라리온, 남아프리카, 우크라이나 등에 중요한 티타늄 함유 일메나이트 광상이 존재한다. 2011년에 약 186,000톤의 티타늄 금속 스펀지가 생산되었으며, 주로 중국(60,000t), 일본(56,000t), 러시아(40,000t), 미국(32,000t), 카자흐스탄(20,700t)에서 생산되었다. 티타늄의 총 매장량은 6억 톤을 초과할 것으로 추정된다. 해양에서 티타늄 농도는 약 4 피코몰라이다. 100°C에서 티타늄 농도는 pH 7에서 10 M 이하일 것으로 추정된다. 수용액에서의 티타늄 종류는 낮은 용해도와 민감한 분광학적 방법의 부족으로 인해 여전히 알려지지 않았다. 공기 중에서는 4+ 산화 상태가 안정적이다. 생물학적 역할에 대한 증거는 없지만, 드문 생물이 높은 농도의 티타늄을 축적하는 것으로 알려져 있다. 티타늄은 운석에 포함되어 있으며, 태양과 M형 별(가장 차가운 별)에서 발견되었고, 표면 온도는 3,200°C(5,790°F)이다. 아폴로 17호 미션에서 가져온 달의 암석은 12.1% TiO2로 구성되어 있다. 석탄재, 식물, 심지어 인간의 몸에서도 발견된다. 순수한 금속 티타늄은 매우 희귀하다.
