Titanium stabil di udara pada suhu kamar dan hanya menghasilkan perubahan "warna-warni" ketika dipanaskan pada suhu tinggi untuk jangka waktu tertentu. Hal ini terutama karena ketika logam titanium dipanaskan di udara, ia akan bereaksi dengan oksigen membentuk oksida padat film.Film oksida ini tidak hanya dapat melindungi permukaan logam titanium, tetapi juga menyebabkan perubahan warna titanium.
Persamaan reaksi untuk oksidasi titanium adalah Ti+O2==TiO2, kondisi reaksi adalah pemanasan suhu tinggi.Ketika suhu rendah, lapisan oksida pada permukaan titanium hampir transparan, yang sulit dilihat dengan mata telanjang, tetapi ketika suhu naik, lapisan oksida perlahan menebal dan mengganggu cahaya, membuatnya tampak seperti warna yang berbeda dengan mata manusia.Jadi ketebalan film oksida menentukan warna permukaan titanium.
Menurut penelitian yang relevan, setelah dipanaskan di udara selama setengah jam, permukaan titanium yang dipanaskan pada 200℃ berwarna putih perak, 300℃ berwarna kuning muda, 400℃ berwarna kuning keemasan, 500℃ berwarna biru, 600 berwarna ungu, 700 - 800℃ berwarna abu-abu-merah, 900℃ berwarna abu-abu.