チタンの電極反応の電極電位データは、その表面が非常に活性であり、通常、空気中に自然に形成された酸化物膜で覆われていることを示しています。したがって、チタンの優れた腐食抵抗は、チタン表面に常に安定した強い接着と保護酸化物膜があるという事実に由来します。実際、この天然酸化物膜の安定性は、チタンの耐食性を決定します。理論的には、保護酸化物膜のP/B比は1より大きくなければなりません。1未満の場合、酸化物膜は金属表面を完全に覆うことができないため、保護的な役割を果たすことはできません。比率が大きすぎると、酸化物膜の圧縮応力がそれに応じて増加し、酸化フィルムを亀裂させやすく、保護的な役割を果たさないでしょう。チタンのP/B比は、酸化膜の組成と構造に応じて1から2.5まで変化します。この基本的な点から、チタンの酸化フィルムはより良い保護性能を持つことができます。
チタンの表面が大気または水溶液にさらされると、たとえば、酸化膜の厚さは約1 2〜1.6 nmで、時間とともに厚くなり、自然に5に厚くなります。 70日後にNM、545日後に徐々に8〜9 nmに増加します。人工的に強化された酸化条件（加熱、酸化剤や陽極酸化など）は、チタン表面の酸化膜の成長を加速し、比較的厚い酸化物膜を得ることができ、チタンの耐食性を改善します。したがって、陽極酸化と熱酸化によって形成される酸化膜は、チタンの耐食性を大幅に改善します。
チタンの酸化フィルム（熱酸化物膜や陽極酸化膜膜を含む）は通常、単一の構造ではなく、その酸化物の組成と構造は形成条件によって異なります。一般に、酸化物膜と環境の間の界面はTiO2である可能性がありますが、酸化物膜と金属の間の界面はTiO2によって支配される場合があります。中央には、異なる原子価状態を持つ遷移層があり、非化学的な同等の酸化物でさえあります。つまり、チタンの酸化膜には多層構造があります。この酸化物膜の形成プロセスに関しては、チタンと酸素（または空気中の酸素）の間の直接的な反応として単純に理解することはできません。多くの研究者がさまざまなメカニズムを提案しています。元ソビエト連邦の労働者は、水素化物が最初に生成されたと信じており、次に水素化物に酸化物膜が形成されたと信じていました。