ไทเทเนียม(V) คลอไรด์ใช้หลักในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์เป็นสารตั้งต้นสำหรับการสะสมไอสารเคมี (CVD) ของฟิล์มที่มีไทเทเนียม เช่น ไทเทเนียมไนไตรด์และไทเทเนียมคาร์ไบด์ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวกั้นการแพร่และชั้นนำไฟฟ้าในวงจรรวม นอกจากนี้ยังใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแบบลูอิสแอซิดในกระบวนการสังเคราะห์สารอินทรีย์ โดยเฉพาะปฏิกิริยาฟรีดัล-คราฟต์ การอัลคิเลชัน และการพอลิเมอไรเซชัน ยังนำไปใช้ในการวิจัยเพื่อสังเคราะห์สารประกอบไทเทเนียมอื่นๆ และในการผลิตเคลือบผิวคุณภาพสูงสำหรับอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก การเคลือบแข็ง และชั้นทนการกัดกร่อนและอุณหภูมิสูงในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ความไวต่อความชื้นสูงทำให้การจัดการยากแต่มีประสิทธิภาพในปฏิกิริยาเฟสไอ