ไทเทเนียม(II) ออกไซด์ถูกใช้หลักๆ ในด้านวัสดุศาสตร์และการเร่งปฏิกิริยาเคมี (catalysis) โดยทำหน้าที่เป็นสารรีดิวซ์ในปฏิกิริยาเคมีต่างๆ โดยเฉพาะในการสังเคราะห์สารประกอบไทเทเนียมอื่นๆ คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ทำให้มีคุณค่าในการผลิตเซรามิกและแก้วเฉพาะทาง ซึ่งช่วยเพิ่มความทนทานและความเสถียรทางความร้อน นอกจากนี้ ยังมีการวิจัยสำหรับการประยุกต์ใช้ในที่เก็บพลังงาน เช่น แบตเตอรี่และเซลล์เชื้อเพลิง เนื่องจากความสามารถในการถ่ายโอนอิเล็กตรอน ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ถูกศึกษาสำหรับใช้ในเทคโนโลยีฟิล์มบางและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการนำไฟฟ้า