二硫化钛黄铜色鳞片状晶体，有金属光泽，室温下稳定。

TiS2，黄铜色鳞片状晶体，有金属光泽。密度3.22g/mL。室温下稳定，对水、硫酸和盐酸稳定，但硝酸和浓硫酸能使它分解析出硫。具有层状结构每一层包括硫-钛-硫的夹层，夹层间由弱的范德瓦耳斯力联系。晶体可由钛丝在硫蒸气中加热生长，也可由氯化钛和硫化氢气相反应合成。

锂能嵌入二硫化钛层间，形成层间化合物LiTiS2组成在x=0-1间连续变化，是理想的非计量化合物。可由二硫化钛和正正丁基锂在己烷溶液中制得，或通过电化学反应制备。上述反应是Li/TiS2能量存贮器件或电池的基础，因而受到重视。