Skład chemiczny pigmentów dwutlenku tytanu zależy od rodzaju zastosowanego surowca, metody produkcji oraz gatunku pigmentu. Rodzaj surowca oraz metoda produkcji mają zdecydowany wpływ na poziom zanieczyszczeń w gotowym produkcie.
Producenci dokładają wszelkich starań, by mimo ograniczeń technologicznych minimalizować poziom zanieczyszczeń w pigmencie pochodzących z surowców tytanonośnych, czy też innych chemikaliów stosowanych w procesie produkcji. Wynika to z faktu, że szereg zanieczyszczeń, nawet śladowych, w negatywny sposób wpływa na właściwości pigmentu, a szczególnie na właściwości optyczne. Śladowy poziom zanieczyszczenia dwutlenku tytanu pozwala na stosowanie bieli tytanowej w wyrobach mających kontakt z żywnością, a niekiedy nawet bezpośrednio do żywności (E171).
Poza dwutlenkiem tytanu i towarzyszącymi mu zanieczyszczeniami w skład handlowych pigmentów dwutlenku tytanu wchodzą składniki w sposób świadomy wprowadzane przez producentów, mające na celu poprawę właściwości pigmentu, najczęściej w zakresie jego dyspergowalności oraz odporności na warunki zewnętrzne. Do składników tych należą substancje wbudowywane w strukturę krystaliczną lub osadzane na powierzchni cząstek pigmentu w etapach:
- modyfikacji krystalograficznej struktury anatazu lub rutylu,
- nieorganicznej obróbki powierzchniowej,
- organicznej obróbki powierzchniowej.
Z uwagi na mnogość sposobów prowadzenia powyższych etapów oraz rozmaitość stosowanych substancji, rodzaj i udział w stosunku do TiO2 poszczególnych domieszek jest bardzo różny.
W zależności od udziału zastosowanych domieszek zawartość TiO2 w handlowych pigmentach dwutlenku tytanu waha się w granicach od 80% w przypadku pigmentów wysoko obrabianych powierzchniowo do 99% w przypadku pigmentów pozbawionych obróbki powierzchniowej.
Nie bez znaczenia jest fakt, że rodzaj, ilość zastosowanych domieszek oraz sposób prowadzenia obróbki powierzchniowej determinują końcowe właściwości pigmentu, a w związku z tym również jego zastosowania. Jest to niezwykle istotne przy doborze właściwego pigmentu do konkretnej aplikacji.