Data potensial elektroda dari reaksi elektroda titanium menunjukkan bahwa permukaannya sangat aktif dan biasanya ditutupi dengan film oksida yang secara alami terbentuk di udara. Oleh karena itu, resistensi korosi yang sangat baik dari titanium berasal dari fakta bahwa selalu ada film adhesi yang stabil dan kuat dan film oksida pelindung pada permukaan titanium. Faktanya, stabilitas film oksida alami ini menentukan ketahanan korosi titanium. Secara teoritis, rasio P/B dari film oksida pelindung harus lebih besar dari 1. Jika kurang dari 1, film oksida tidak dapat sepenuhnya menutupi permukaan logam, sehingga tidak dapat memainkan peran pelindung. Jika rasionya terlalu besar, tekanan tekan dalam film oksida akan meningkat secara bersamaan, yang mudah menyebabkan film oksida retak dan tidak akan memainkan peran perlindungan. Rasio P/B titanium bervariasi dari 1 hingga 2,5 sesuai dengan komposisi dan struktur film oksida. Dari poin dasar ini, film oksida titanium dapat memiliki kinerja pelindung yang lebih baik.
Ketika permukaan titanium terpapar ke atmosfer atau larutan air, film ini akan segera menghasilkan film oksida baru, misalnya, ketebalan film oksida sekitar 1 2 ~ 1,6 nm, dan mengental seiring waktu, secara alami mengental hingga 5 NM setelah 70 hari, dan secara bertahap meningkat menjadi 8 ~ 9 nm setelah 545 hari. Kondisi oksidasi yang ditingkatkan secara artifisial (seperti pemanasan, menggunakan oksidan atau oksidasi anodik) dapat mempercepat pertumbuhan film oksida pada permukaan titanium dan mendapatkan film oksida yang relatif tebal, sehingga meningkatkan ketahanan korosi titanium. Oleh karena itu, film oksida yang dibentuk oleh oksidasi anodik dan oksidasi termal akan secara signifikan meningkatkan ketahanan korosi titanium.
Film oksida titanium (termasuk film oksida termal atau film oksida anodik) biasanya bukan satu struktur tunggal, dan komposisi dan struktur oksida bervariasi dengan kondisi pembentukan. Secara umum, antarmuka antara film oksida dan lingkungan mungkin TiO2, sedangkan antarmuka antara film oksida dan logam dapat didominasi oleh TiO2. Di tengah, mungkin ada lapisan transisi dengan keadaan valensi yang berbeda, bahkan oksida ekivalen non-kimia, yang berarti bahwa film oksida titanium memiliki struktur multi-lapisan. Adapun proses pembentukan film oksida ini, itu tidak dapat hanya dipahami sebagai reaksi langsung antara titanium dan oksigen (atau oksigen di udara). Banyak peneliti telah mengusulkan berbagai mekanisme. Mantan pekerja Uni Soviet percaya bahwa hidrida pertama kali dihasilkan, dan kemudian film oksida terbentuk pada hidrida.