Titanlegierungen ist eine Sammelbezeichnung für Legierungen mit dem Hauptbestandteil Titan. Als Nebenbestandteile enthalten diese Legierungen im allgemeinen Aluminium, Vanadium, Zinn, Molybdän, Zirconium, Chrom, Eisen oder Palladium. Je nach Anwendungsgebiet bzw. den Anforderungen an die mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften wird Titan mit einem oder mehreren der genannten Nebenkomponenten legiert.

Titanlegierungen zeichnen sich durch geringe Dichte, hohe spezifische Festigkeit und gute Korrosionsbeständigkeit aus. Titanlegierungen werden im wesentlichen in der chemischen Technik sowie in der Luft- und Raumfahrt verwendet, aber auch für Implantate (Endoprothesen) in der Humanmedizin. Titannioblegierungen zeigen Supraleitung unterhalb 10 Kelvin wodurch ihr Einsatz für Magnetspulen in der NMR-Spektroskopie und für Teilchenbeschleuniger begründet ist. Titannickellegierungen (sogenannte Memorylegierungen) zeigen ein sogenanntes Formgedächnis, d.h. die ursprüngliche Form eines Werkstückes kann nach mechanischer Verformung durch definierte Temperaturbehandlung selbsttätig wiederhergestellt werden. Titaneisenlegierungen binden reversibel Wasserstoff und können als Wasserstoffspeicher eingesetzt werden.