自進入工業化生產以來，鈦就與自行車就結下了不解之緣。鈦及鈦合金在自行車上的應用始于日本，1999年，國家（National）自行車工業公司的折疊式自行車是當時世上最輕的自行車，其質量僅為6.5kg，商品名稱是“ToRenKuRu 6500”。該自行車既使用了鈦合金車架，也使用了工業純鈦結構件。
一般輕型自行車傳動結構件和制動件70%~80%是鋁合金制的，20%是用鋼制的。在自行車上可用鈦合金制的結構件為車架、變速齒輪、剎車圓盤等，目前，鈦合金制結構架主要應用于賽車和高檔車。一般自行車使用36根幅條，而鈦合金自行車只要24根輻條，輻條數量減少不僅減輕了車的質量，而且降紙了風阻。自行車車架可用工業純鈦管制造，也可以用鈦合金Ti6Al4V、Ti6Al4VEL1、Ti3Al2.5V管材制造。鈦車架比鉻鉬合金鋼車架輕，且騎行起來更舒適，使用壽命也更長。美國利特斯皮得（Litespeed）公司生產的鈦車架平均質量僅1.5kg，但售價超過3500美元/臺。意大利坎佩諾洛（Campagnolo）公司用鈦及鈦合金制造賽車的結構件，如封裝變速機鎖釘、左旋螺母、無銷曲柄軸、前后輪轂軸、左右腳蹬軸等。
中國生產的自行車遍布世界各個國家和地區。2021年，中國自行車產量已超過8000萬輛，出口6926萬輛，同比增長14.9%；出口金額51.08億美元，同比增長40.2%，實現了量價雙躍升。中國自行車的消費者遍及全球約140多個國家和地區，車型也是五花八門，有山地車、減震車、公路跑車、市內車、表演車、折疊車、雪地車、童車、電動自行車等。在車用金屬材料方面，鋼材是主要材料，約占材料總用量的55%，其次為鋁合金、鎂合金、鈦合金、復合材料。鈦材及復合材料的質量雖較好，卻因價格高昂，使人望而卻步。以Ti3Al2管材制造的車架價格為2000美元~4200美元/副，整輛自行車賣價在3000美元~8000美元左右。1985年，鈦車架尚未問世；1990年，鈦車架銷售額約為150萬美元；1995年，銷售額達500萬美元。鈦車架銷售量增長速度較慢，其主要原因是價格昂貴。
自行車用的鈦合金主要是Ti3Al2.5V，這是一種美國鈦合金，是為制造航空器結構研發的，其中國的牌號為TAl8。該合金的主要優點是屈服強度不高、易加工成形、抗腐蝕性強、疲勞強度較高，是一種α型鈦合金，這類鈦合金主要含有α穩定元素，在室溫穩定狀態下，基本為α相的鈦合金，如工業純鈦（TA0、TA1、TA2、TA3）和TA7。α鈦合金主要用于制造化工、石化和加工工業，在以上行業應用時，首先考慮的是合金的抗腐蝕性能和可加工成形性能，工業純鈦有4種（TA0、TA1、TA2、TA3），其最大雜質含量見表1，Ti3A2.5V也是一種α鈦合金，按GB/T 3620共有7種，詳細成分見表2。