TiO₂ je široko používaný v oblasti fotokatalýzy, najmä vrátane nasledujúcich aspektov:
Fotomineralizácia: Pri ožarovaní UV svetlom môže TiO₂ oxidovať a rozkladať organické a anorganické znečisťujúce látky vo vode a nakoniec mineralizovať na malé anorganické molekuly, oxid uhličitý a vodu. Táto metóda má významné účinky pri čistení odpadových vôd, deodorizácii a samočistení.
Baktericídne: Hydroxylové radikály generované TiO₂ počas fotokatalytického procesu sú vysoko oxidačné a môžu účinne ničiť steny bakteriálnych buniek a vírusové proteíny, čím inhibujú rast baktérií, vírusov a iných mikroorganizmov na povrchu kvapaliny a v kvapaline.
Vyvolaná super hydrofilita: Povrch potiahnutý filmom TiO₂ sa ožiarením UV svetlom stane extrémne hydrofilným, čo uľahčuje zmytie nečistôt z povrchu.