纯二氧化钛是完全无毒的，二氧化钛颜料可以用于儿童玩具用涂料、塑料玩具、食品包装、饮料容器以及医院、饭店用物品中。但是某些颜料级钛白粉中可能含有微量有毒元素，这些元素主要是由某些表面处理剂中带入，或者是加工过程中受到污染及设备磨损中造成的，数量一般只有百万分之几，对人体基本无害。如果把二氧化钛用于食品添加剂、医疗药品、化妆品中，美国药典、美国食品及药物管理局(FDA)对上述用途的钛白粉中的有害元素含量有专门的规定，美国这两项标准中的规定，世界上许多国家都认可，具有同等的效力，通常专门用于食品和医药的钛白粉一般都是高纯的未经过表面处理的二氧化钛。
二氧化钛在北美的代号为CAS NO.13463-67-7，这一代号的本身就说明二氧化钛是属于无毒的产品，迄今尚无二氧化钛急性或慢性中毒的症状记载。根据英国Tioxide集团科技资讯中的介绍，二氧化钛的动物试验结果，老鼠的LD50-6钛白粉的试验条件下，对2种老鼠都没有致癌作用，除了皮肤变白外，无任何生理影响;美国杜邦公司对家鼠进行2年的动物吸入试验，在超过美国政府工业卫生会议(ACGIH)极限临界值的2~10倍时、肺部无不良反应，超过50倍时，在显微镜下发现部分家鼠出现严重的肺空虚症状;国际癌症研究署(IARC)把钛白粉列为第3组，即不属于对人类有致癌作用的物质，该署的专家工作组也未发现钛白粉对人致癌的证据。在有机钛化合物中，只发现二茂钛对动物有致癌作用。

钛白粉是化学性质十分稳定的惰性不溶(水)性氧化物、不燃烧、不挥发、也不会爆炸(当然它的包装物往往是易燃物质)，只有在250℃左右，钛白粉中的有机包膜物才会分解。钛白粉虽无生化活性，但是由于它的遮盖力和消色力很高，既使浓度很低也会使水变白，在每升水中含有1g的二氧化钛水溶液中观察水蚤的活动也无中毒反应。表1为1989年英国健康与安全执行法中对二氧化钛的职业接触规定。