因為氧化鈦粉體受到日照後，因日光中的紫外線會將在氧化鈦粉體價電帶的電子激發至傳導帶，這些激態電子會使空氣中的水氣及氧氣解離成H⁺、OH^-或HO₂^- 離子，而這些離子則會分解NOx、SOx 等有害物質成為無害物質。這種光照之下產生激態電子，並可將其能量供給周圍物質者稱為光觸媒。要有大的氧化能力，就必須要有大的能階。但能階太大又不能為一般日光所啟動，所以最佳化的選擇就落在能階在2.8-3.3eV之間的物質了。氧化鈦粉體因化學安定性佳且便宜就成了最好的選擇。因為光線、水氣及空氣都只環繞在光觸媒粉體表面，無法滲入晶體內反應，所以光觸媒的效率就取決於光觸媒粉體表面積多寡，這也就是為何光觸媒粉體要用奈米級而不用微米或次微米級粉體的原因。
    另外，因氧化鈦粉體具有很高的折射率，可以有效折射日光中的紫外線（圖一），加上對人體無害，所以常用來作為物理性防曬劑。而其高白色度、著色力及耐候性則被廣泛用來做為塗料。此外，氧化鈦粉體也是BaTiO₃、SrTiO₃…等被動元件中之重要原料。

 圖一^（註1）