Le titane (Ti) possède 26 isotopes de nombre de masse variant entre 38 et 63, et deux isomères nucléaires connus. Parmi eux, cinq sont stables : 46Ti, 47Ti, 48Ti (le plus abondant), 49Ti et 50Ti. La masse atomique standard du titane est de 47,867(1) u.
Les plus stables des radioisotopes sont 44Ti avec une demi-vie de 60 ans, 45Ti avec une demi-vie de 184,8 minutes, 51Ti avec une demi-vie de 5,76 minutes et 52Ti avec une demi-vie de 1,7 minute. Tous les autres isotopes ont des demi-vies inférieures à 33 secondes et la plupart inférieure à une demi-seconde[1], le moins stable étant 61Ti avec une demi-vie légèrement supérieure à 300 nanosecondes.
Les radioisotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent principalement par émission de positron (β+), à l'exception de 44Ti qui se désintègre par capture électronique, tous en isotopes du scandium. Les isotopes les plus lourds se désintègrent eux principalement par désintégration β− en isotopes du vanadium.