Aloi titanium merujuk kepada pelbagai logam aloi yang diperbuat daripada titanium dan logam lain. Titanium adalah logam struktur penting yang dibangunkan pada tahun 1950-an. Aloi titanium mempunyai kekuatan tinggi, rintangan kakisan yang baik dan rintangan haba yang tinggi. Dari 1950-an hingga 1960-an, tumpuan utama ialah pembangunan aloi titanium suhu tinggi untuk enjin aero dan aloi titanium struktur untuk kerangka udara.
Sebilangan aloi titanium tahan kakisan telah dibangunkan pada tahun 1970-an. Sejak 1980-an, aloi titanium tahan kakisan dan aloi titanium berkekuatan tinggi telah dibangunkan lagi. Aloi titanium digunakan terutamanya untuk pengeluaran komponen pemampat enjin pesawat, diikuti oleh bahagian struktur roket, peluru berpandu dan pesawat berkelajuan tinggi