TiO₂:ta käytetään laajalti fotokatalyysin alalla, sisältäen pääasiassa seuraavat näkökohdat:
Fotomineralisaatio: UV-säteilyn alaisena TiO₂ voi hapettaa ja hajottaa vedessä olevia orgaanisia ja epäorgaanisia epäpuhtauksia ja lopulta mineralisoitua pieniksi epäorgaanisiksi molekyyleiksi, hiilidioksidiksi ja vedeksi. Tällä menetelmällä on merkittäviä vaikutuksia jäteveden käsittelyssä, hajunpoistossa ja itsepuhdistumisessa.
Bakterisidinen: TiO₂:n fotokatalyyttisen prosessin aikana synnyttämät hydroksyyliradikaalit ovat voimakkaasti hapettavia ja voivat tehokkaasti tuhota bakteerien soluseiniä ja virusproteiineja, mikä estää bakteerien, virusten ja muiden mikro-organismien kasvua nesteen pinnalla ja nesteessä.
Indusoitu superhydrofiilisyys: TiO₂-kalvolla päällystetystä pinnasta tulee äärimmäisen hydrofiilinen UV-valosäteilyn vaikutuksesta, jolloin pinnalla oleva lika on helppo pestä pois.