Le leghe di titanio sono leghe che contengono una miscela di titanio e altri elementi chimici. Tali leghe hanno un'altissima resistenza alla trazione e tenacità (anche a temperature estreme). Sono leggere, hanno una straordinaria resistenza alla corrosione e la capacità di resistere alle temperature estreme. Tuttavia, l'alto costo sia delle materie prime che della lavorazione limita il loro uso ad applicazioni militari, aeromobili, veicoli spaziali, biciclette, dispositivi medici, gioielli, alcune attrezzature sportive, elettronica di consumo di alta qualità e componenti altamente sollecitati come bielle su auto sportive costose.
Sebbene il titanio "commercialmente puro" abbia proprietà meccaniche accettabili ed è stato utilizzato per impianti ortopedici e dentali, per la maggior parte delle applicazioni il titanio è legato con piccole quantità di alluminio e vanadio, in genere rispettivamente il 6% e il 4% in peso. Questa miscela ha una solubilità solida che varia drasticamente con la temperatura, permettendole di subire un rafforzamento delle precipitazioni. Questo trattamento termico viene eseguito dopo che la lega è stata lavorata nella sua forma finale ma prima di essere messa in funzione, consentendo una fabbricazione molto più semplice di un prodotto ad alta resistenza.