自进入工业化生产以来，钛就与自行车就结下了不解之缘。钛及钛合金在自行车上的应用始于日本，1999年，国家（National）自行车工业公司的折叠式自行车是当时世上最轻的自行车，其质量仅为6.5kg，商品名称是“ToRenKuRu 6500”。该自行车既使用了钛合金车架，也使用了工业纯钛结构件。
一般轻型自行车传动结构件和制动件70%~80%是铝合金制的，20%是用钢制的。在自行车上可用钛合金制的结构件为车架、变速齿轮、刹车圆盘等，目前，钛合金制结构架主要应用于赛车和高档车。一般自行车使用36根幅条，而钛合金自行车只要24根辐条，辐条数量减少不仅减轻了车的质量，而且降纸了风阻。自行车车架可用工业纯钛管制造，也可以用钛合金Ti6Al4V、Ti6Al4VEL1、Ti3Al2.5V管材制造。钛车架比铬钼合金钢车架轻，且骑行起来更舒适，使用寿命也更长。美国利特斯皮得（Litespeed）公司生产的钛车架平均质量仅1.5kg，但售价超过3500美元/台。意大利坎佩诺洛（Campagnolo）公司用钛及钛合金制造赛车的结构件，如封装变速机锁钉、左旋螺母、无销曲柄轴、前后轮毂轴、左右脚蹬轴等。
中国生产的自行车遍布世界各个国家和地区。2021年，中国自行车产量已超过8000万辆，出口6926万辆，同比增长14.9%；出口金额51.08亿美元，同比增长40.2%，实现了量价双跃升。中国自行车的消费者遍及全球约140多个国家和地区，车型也是五花八门，有山地车、减震车、公路跑车、市内车、表演车、折叠车、雪地车、童车、电动自行车等。在车用金属材料方面，钢材是主要材料，约占材料总用量的55%，其次为铝合金、镁合金、钛合金、复合材料。钛材及复合材料的质量虽较好，却因价格高昂，使人望而却步。以Ti3Al2管材制造的车架价格为2000美元~4200美元/副，整辆自行车卖价在3000美元~8000美元左右。1985年，钛车架尚未问世；1990年，钛车架销售额约为150万美元；1995年，销售额达500万美元。钛车架销售量增长速度较慢，其主要原因是价格昂贵。
自行车用的钛合金主要是Ti3Al2.5V，这是一种美国钛合金，是为制造航空器结构研发的，其中国的牌号为TAl8。该合金的主要优点是屈服强度不高、易加工成形、抗腐蚀性强、疲劳强度较高，是一种α型钛合金，这类钛合金主要含有α稳定元素，在室温稳定状态下，基本为α相的钛合金，如工业纯钛（TA0、TA1、TA2、TA3）和TA7。α钛合金主要用于制造化工、石化和加工工业，在以上行业应用时，首先考虑的是合金的抗腐蚀性能和可加工成形性能，工业纯钛有4种（TA0、TA1、TA2、TA3），其最大杂质含量见表1，Ti3A2.5V也是一种α钛合金，按GB/T 3620共有7种，详细成分见表2。