นับตั้งแต่เข้าสู่การผลิตภาคอุตสาหกรรม ไททาเนียมและจักรยานได้ก่อตัวเป็นพันธะที่ไม่ละลายน้ำ การนำไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์ไปใช้กับจักรยานเริ่มขึ้นในญี่ปุ่น ในปี 2542 จักรยานพับได้ของบริษัทอุตสาหกรรมจักรยานแห่งชาติเป็นจักรยานที่เบาที่สุดในโลกในขณะนั้น โดยมีน้ำหนักเพียง 6.5 กก. และมีชื่อทางการค้าว่า "ToRenKuRu 6500" จักรยานใช้ทั้งเฟรมไททาเนียมอัลลอยด์และแบบอุตสาหกรรมบริสุทธิ์ ชิ้นส่วนโครงสร้างไททาเนียม
โดยทั่วไป 70 เปอร์เซ็นต์ ~ 80 เปอร์เซ็นต์ของโครงสร้างเกียร์และชิ้นส่วนเบรกของจักรยานเบานั้นทำจากอลูมิเนียมอัลลอยด์ และ 20 เปอร์เซ็นต์ทำจากเหล็ก ชิ้นส่วนโครงสร้างที่ทำจากโลหะผสมไททาเนียมสามารถใช้กับจักรยานได้ เช่น เฟรม เกียร์เปลี่ยนความเร็ว จานเบรก ฯลฯ ในปัจจุบัน เฟรมโครงสร้างที่ทำจากโลหะผสมไททาเนียมส่วนใหญ่จะใช้ในรถแข่งและรถยนต์คุณภาพสูง จักรยานทั่วไปใช้ 36 ซี่ ในขณะที่จักรยานไททาเนียมอัลลอยด์มีเพียง 24 ซี่ การลดจำนวนซี่ล้อไม่เพียงลดคุณภาพของรถ แต่ยังช่วยลดแรงต้านลมอีกด้วย สามารถทำการผลิตท่อไทเทเนียมบริสุทธิ์ Ti6Al4V, Ti6Al4VEL1, Ti3Al2.5V
เฟรมไททาเนียมเบากว่าเฟรมเหล็กโลหะผสมโครเมียมโมลิบดีนัม ขี่สบายกว่า และอายุการใช้งานยาวนานกว่า น้ำหนักเฉลี่ยของเฟรมไททาเนียมที่ผลิตโดย Litespeed อยู่ที่ 1.5 กก. แต่ราคามากกว่า 3500 ดอลลาร์สหรัฐ/ชุด Campagnolo ประเทศอิตาลีใช้ไททาเนียมและไททาเนียมอัลลอยด์ในการผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างของรถแข่ง เช่น ตะปูล็อคเกียร์แบบห่อหุ้ม น็อตด้านซ้าย เพลาข้อเหวี่ยงแบบไม่มีพิน เพลาดุมล้อหน้าและหลัง เพลาคันเหยียบซ้ายและขวา เป็นต้น
