耐熱鈦合金是適合于在較高溫度下長期作業的鈦合金。它在整個作業溫度范圍內具有較高的瞬時和持久強度。室溫下有較好的塑性、較好的蠕變抗力和良好的熱安穩性。在室溫與高溫下均有好的抗疲勞功能。主要用來制造壓氣機中的盤、葉片、進氣機匣以及飛機結構件。已得到運用的耐熱鈦合金有固溶強化的α+β型和α型鈦合金。能在500℃以下長期作業的α+β型耐熱鈦合金，它們都含有較多的α安穩元素，鋁當量都在6以上。參加適當的β安穩元素，使合金在高溫下不只顯示高的瞬時強度，而且具有滿足的塑性。典型的合金有TC4（Ti-6Al-4V），TC6（Ti-6Al-2.5Mo-2Cr-0.5Fe-0.3Si）和TC11（Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si）。在500℃以下長期作業的α型耐熱鈦合金，它們都含有少數α安穩元素。鋁當量簡直都在7以上，在平衡狀態下合金有更多的α相，因而這些合金在500℃以上具有更高的蠕變抗力和更好的抗疲勞性和開裂韌度。因為α型合金具有這些優良的歸納功能，而使其成為耐熱合金的主要系統。典型的合金有Ti-8Al-1Mo-1V（美國Ti-811）、Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V（俄羅斯BT-20）、Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo（美國Ti-6242）和Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-1Nb-0.3Mo-0.3Si（英國IMI-829）。

開展運用溫度高于500℃的耐熱合金，主要是處理合金熱強性與熱安穩性之間的對立。現在國外在500～600℃運用的耐熱鈦合金有英國的IMI-834（Ti-6Al-4.5Sn-4Zr-1Nb-0.5Mo-0.4Si-0.02Fe），其較高運用溫度可達600℃，正在進行評價的有美國的Ti-1100（Ti-6Al-2.7Sn-4Zr-0.4Mo-0.45Si-0.02Fe）。用于溫度為600℃的耐熱鈦合金，是Timet公司1988年研發的僅鈦合金。

人們希望采用具有高損害容限功能Ti3Al、TiAl為基體的金屬間化合物新型耐熱鈦合金。Ti3Al合金室溫塑性低，有代表性的合金為Ti-14Al-21Nb、Ti-14Al-21Nb-3V-2Mo合金和Ti-24Al-10Nb、Ti-25Al-8Nb-2Mo-2Ta、Ti-25Al-10Nb-3V-1Mo以及Ti-22Al-27Nb合金。