氮化钛TiN具有典型的NaCl型结构，属面心立方点阵，面心立方的顶部是氮原子，钛原子位于面心立方的(1/2,0,0)空间位置。TiN是非化学计量化合物，其稳定的组成范围为TiN0.6~TiN1.16，氮的含量可以在一定的范围内变化而不引起TiN结构的变化。TiN粉末一般呈黄褐色，超细TiN粉末呈黑色，而TiN晶体呈金黄色。TiN的晶格常数为a=4.23 nm，TiC的晶格常数为a=4.238 nm，TiO的晶格常数为a=4.15 nm，这三种物质的晶格参数非常接近，所以TiN分子中的氮原子可以被氧、碳原子以任意比取代形成固溶体，氮化钛的理化性质由氮元素的含量来决定，当氮元素含量减少时，氮化钛的晶格参数反而增大，硬度也会有显微的增大，但氮化钛的抗震性随之降低。
氮化钛的物理性质：熔点2950.6～3205.8℃，线膨胀系数为5.712～7.053×106(1/K)(25℃)，密度为5.435～5.447g/cm3，热导率为25.081(W·m-1·K-1)(300～2000℃)，莫氏硬度为8～9。一般情况下，氮化钛粉末的颜色为黄褐色，颜色为黑色的是超细氮化钛粉末，颜色为黄色的是氮化钛晶体，大量聚集的氮化钛晶体有金黄色金属光泽。
氮化钛的化学性质：比较稳定，与水和酸(盐酸和硫酸)等均不发生反应，但它能融入氢氟酸，若氢氟酸中含有氧化剂，则氮化钛会完全溶解在氢氟酸中。氮化钛溶解在强碱溶液中会分解并释放出氨气。
