鈦合金在兵器工業中獲得了廣泛的應用，成為一種不可或缺的材料，兵器有了鈦，如虎添翼，更顯神通。鈦合金武器不但質量輕、機動性好，而且威力上升，特別適合空降部隊和突擊部隊使用，鈦合金迫擊炮座板比鋼板輕50%以上，鈦合金是制造迫擊炮管、座板、槍管、炮架等的上乘材料，也是制備防護服和頭盔的好材料。

鈦及鈦合金自上世紀40年代中期工業化生產以來，美國及蘇聯就開始關注和研究它們在兵器中的應用，美國沃特敦（Watertown）軍械廠對鈦合金在兵器中的應用做了許多開拓性的工作，是全世界研究鈦合金在武器領域應用最大與最先進的單位。1955年美國兵器工業用鈦57噸，1961年281噸，1971年1040噸，估計2020年已達2100噸，因為是非戰爭時期，所以增長速度并不快。

鈦及鈦合金是制造火炮結構件的重要材料，自上世紀50年代以來，在一些舉世聞名的火炮中有所應用。美國1950年制造的M28型120mm克羅克特（Crockett）無后坐力炮的炮管、藥室、噴管與發射活塞是用Ti-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu合金鍛造與擠壓而成，全炮質量68kg，比鋼炮的104.4kg輕了34.9%，拆分后5個人可輕松地背走，1961年，開始批量生產，裝備步兵營、傘兵營、機械化步兵營、坦克營與空降師，具有體積小、質量輕、威力大、機動性高和易偽裝等優點。TI-6Al-6V-2Sn-0.5Fe-0.5Cu是一種（α+β）型合金，退火狀態的力學性能：抗拉強度1098MPa，屈服強度1030MPa，伸長率13%，斷面收縮率37%，布氏硬度34。

上世紀70年代，改用Ti-6Al-4V-2Sn鈦合金制造炮管，用Ti-6Al-4V、Ti-7Al-4Mo與Ti-5Al-1.5Fe-1.4Cr-1.2Mo鈦合金制造藥室、噴管和發射活塞，全炮質量僅49kg，4人可抗著跑步前進。T66型76mm炮的尾架、炮架改用鈦合金后，比鋼的輕93.55kg，僅142.9kg。野炮的鈦合金大架，比鋼的輕42%。爾后，美國用工業純鈦制造T227型81mm迫擊炮的座板，比鋼板的輕50%，只有10.9kg。該炮的炮塞也是鈦合金的，用以連接炮管和座板，在土地面上和碎石地面上進行了數百發試射，均取得了好的效果。T227型81mm迫擊炮改用鈦座板后，質量下降到34kg，射程上升到4500m，而鋼制炮的質量42.25kg，射程3600m，不但質量減輕了20%，射程上升了，而且機動性大為提高。

日本的155mm追擊炮座板改用神戶鋼鐵公司的鈦合金后，質量下降約50%，使用5mm及8mm的Ti-6Al-4V合金板材焊的，試驗表明，焊接質量良好，可完全滿足作戰需要。日本采用TA7合金整體沖壓的100mm迫擊炮座板比鋼制的輕10kg，1981年設計定型，1983年生產列裝。1984年列裝的82mm迫擊炮的炮身、底座和支架改用鈦合金，比鋼制的輕16.6kg。

2007年 1月31日美國《陸軍時報》稱，155mm的M777型新式榴彈炮，是首種使用鈦合金制造的地面作戰系統，比淘汰的M198型火炮約輕3150kg，質量下降近50%?；鹋谙到y質量的下降，并未影響其射程和精度，但機動性卻大大提高。

1959年-1961年美國用Ti-6Al-4V、Ti-5Al-2.5Sn鈦合金旋壓M-1型標準頭盔未獲成功，后來改用Ti-4Al-3Mn鈦合金與爆炸成型工藝獲得成功，質量只有0.794kg-1.02kg，在防彈效果方面，鈦盔與鋼盔相同，但鈦盔比標準鋼盔輕0.45kg。

美國用25.4mm厚的由10層尼龍和1層Ti-5Al-2.5Sn鈦合金薄板組成的板材制造防彈背心，其質量僅3.86kg，可以防炮彈、手榴彈、地雷碎片，但不能防7.62mm的槍彈。

俄羅斯聯盟152mm雙管自行炮的炮口制動器是用鈦合金制的，它有兩支炮管，發射時交替使用，發射速度快，火力強，達每分鐘15-18發；機動靈活，越野能力強，還有很強的生存能力。

中國自上世紀70年代開始研究鈦合金在兵器制造中的應用，成效顯著。用TC9鈦合金制造反坦克導彈舵機與架體，它是一種Ti-0.2Pd的α合金，在退火狀態應用；用TC4鈦合金制造的85式高射機槍制退器取得了非常好的效果，后來，用精鑄ZTC4合金取代TC4合金擠壓棒材取得了更好的成效，材料利用率由18%上升到94%，還節省了大量切削加工費，一舉兩得。TC4是一種常用的性能優秀的Ti-6Al-4V合金，α+β型，在退火狀態應用。鈦制的輕型噴火器射程可達70m，是一種近距離輕武器，比鋼制的輕3kg以上，可用工業純鈦、Ti-3Al-2.5V等合金制備。