Titaanidioksidi on tärkeä valkoinen pigmentti ja posliinilasite. Käytetään sellaisilla aloilla kuin maali, muste, muovi, kumi, paperinvalmistus, kemialliset kuidut, vesiväripigmentit jne.
Titaanidioksidi on maailman valkoisin asia, ja 1 gramma titaanidioksidia voi maalata yli 450 neliösenttimetrin alueen lumivalkoiseksi. Se on 5 kertaa valkoisempi kuin yleisesti käytetty valkoinen pigmentti - litoponi, joten se on paras pigmentti valkoisen maalin sekoittamiseen. Maailmassa pigmenttinä käytettävän titaanidioksidin määrä voi nousta useisiin satoihin tuhansiin tonneihin vuodessa. Titaanidioksidia voidaan lisätä paperiin valkoiseksi ja läpinäkymättömäksi, jolloin vaikutus on 10 kertaa suurempi kuin muilla aineilla. Siksi setelipaperiin ja taidepaperiin on lisättävä titaanidioksidia.
Muovin värin vaalentamiseksi ja keinosilkin kiillon pehmentämiseksi lisätään joskus myös titaanidioksidia.
Titaanidioksidia käytetään kumiteollisuudessa myös valkoisen kumin täyteaineena.
Puolijohteen titaanidioksidin fotokemialliset ominaisuudet ovat tehneet siitä käyttökelpoisen monilla aloilla, kuten ilman, veden ja nesteiden puhdistuksessa. Hiilellä tai muilla heteroatomeilla seostettuja fotokatalyyttejä voidaan käyttää myös suljetuissa tiloissa tai alueilla, joissa on hajavaloa. Kun niitä käytetään rakennusten, jalankulkulaattojen, betoniseinien tai kattotiilien pinnoitteissa, ne voivat lisätä merkittävästi ilmansaasteiden, kuten typen oksidien, aromaattisten aineiden ja aldehydien, hajoamista.
Lisäksi sitä käytetään laajalti aurinkovoiteen valmistuksessa, joka on myrkytön ja vaaraton ihmiskeholle.
Erittäin hienolla titaanidioksidilla on erinomainen UV-suojaus ja läpinäkyvyys. Käytetään laajasti kosmetiikassa, puunsuojauksessa, elintarvikepakkausmuoveissa, kestävissä kotitalouskalvoissa, keino- ja luonnonkuiduissa sekä läpinäkyvissä pinnoitteissa. Metallisessa salamapinnoitteessa oleva erityinen optinen tehoste on herättänyt huomiota ja sovellutuksia huippuluokan autopinnoitteissa.
