鈦合金現在是生物醫學應用中最有吸引力的金屬材料。在醫學上，它們被用于植入裝置來替換失效的硬組織。例如人工髖關節、人工膝關節、骨板、骨折固定螺釘、心臟瓣膜假體、起搏器和人工心臟。Ti-6Al-4V長期以來一直是主要的醫用鈦合金。然而，對于永久植入應用，該合金可能因釋放的釩和鋁而產生毒性效應。因此，基于Ti-6Al-4V植入物，無釩和無鋁合金被引入植入物應用領域。這些新合金包括Ti-6Al-7Nb（ASTM F1295）、Ti-13Nb-13Zr（ASTM F1713）和Ti-12Mo-6Zr（ASTM F1813）。

在過去的50年里，世界各地的大學和工業界已經進行了大量的體內和體外鈦實驗。這些實驗發現，鈦的優良生物相容性與其氧化物有關。C.B.Johansson 1在活體動物模型研究中證明，氧化鈦可能不同于金屬生物材料，如Ti-6Al-4V、CoCr合金和不銹鋼316 LVM。鈦植入物與骨之間的界面是一層薄薄的蛋白聚糖層。

商業純鈦（cp-ti）被認為是生物相容性最好的金屬材料，因為它的表面特性導致了穩定的惰性氧化層的自發形成。鈦的主要物理性質決定了鈦的生物相容性：低水平的電子導電性、高耐腐蝕性、生理pH值下的熱力學狀態、水環境下的低離子形成傾向和5-6的氧化物等電點。此外，在生理pH下，被動式薄膜覆蓋的表面只有輕微的負電荷，而鈦的介電常數與水的介電常數相當，因此帶電物質的庫侖相互作用與水的庫侖相互作用類似。