钛和钛合金在低温和超低温下仍能保持一定的力学性能。随着温度的降低，钛和钛合金的强度不断增加，而延性逐渐变差。许多退火的钛合金在-195.5℃温度下还具有足够的断裂延性和断裂韧性。含间隙元素特低的Ti-5AL-2.5Sn可在-252.7℃温度下使用。它的缺口拉伸强度与非缺口拉伸强度之比，在-25.7℃下为0.95-1.15.
液氧、液氢和液氟是导弹和宇宙装置中的重要推进剂。用于制作低温气体容器和低温结构件的材料所具有的低温性能是非常重要的。当显微结构呈等轴状和间隙元素（氧、氮、氢等）的含量很低时，钛合金的延伸率仍在5%以上。大多数钛合金在-252.7℃温度下延伸率较低，而Ti-6AL-4V的延伸率则高达12%。