钛合金现在是生物医学应用中最有吸引力的金属材料。在医学上，它们被用于植入装置来替换失效的硬组织。例如人工髋关节、人工膝关节、骨板、骨折固定螺钉、心脏瓣膜假体、起搏器和人工心脏。Ti-6Al-4V长期以来一直是主要的医用钛合金。然而，对于永久植入应用，该合金可能因释放的钒和铝而产生毒性效应。因此，基于Ti-6Al-4V植入物，无钒和无铝合金被引入植入物应用领域。这些新合金包括Ti-6Al-7Nb（ASTM F1295）、Ti-13Nb-13Zr（ASTM F1713）和Ti-12Mo-6Zr（ASTM F1813）。

在过去的50年里，世界各地的大学和工业界已经进行了大量的体内和体外钛实验。这些实验发现，钛的优良生物相容性与其氧化物有关。C.B.Johansson 1在活体动物模型研究中证明，氧化钛可能不同于金属生物材料，如Ti-6Al-4V、CoCr合金和不锈钢316 LVM。钛植入物与骨之间的界面是一层薄薄的蛋白聚糖层。

商业纯钛（cp-ti）被认为是生物相容性最好的金属材料，因为它的表面特性导致了稳定的惰性氧化层的自发形成。钛的主要物理性质决定了钛的生物相容性：低水平的电子导电性、高耐腐蚀性、生理pH值下的热力学状态、水环境下的低离子形成倾向和5-6的氧化物等电点。此外，在生理pH下，被动式薄膜覆盖的表面只有轻微的负电荷，而钛的介电常数与水的介电常数相当，因此带电物质的库仑相互作用与水的库仑相互作用类似。