氯化钛是用于烯烃聚合反应的齐格勒-纳塔催化剂组分之一，催化机理与配位数不足6的钛原子形成的空隙有关，根据制备方法不同，催化活性有很大差异。
其他反应.TiCl可以生成很多配合物，大多为八面体型，配位原子为O-或N-。三氯化钛与四氢呋喃回流时，会生成淡蓝色的晶体加合物TiCl(THF)：与二甲胺配位生成暗绿色的中性产物：TiCl与乙酰丙酮反应生成三(乙酰丙酮)配合物：产物用作聚乙烯催化剂中纤维素薄膜的交联剂。空气氧化Ti(acac)得到橙黄色的TiO(acac)，不具有交联作