二氧化鈦顏料的制造有兩種生產工藝：硫酸法和氯化法。R型二氧化鈦和A型二氧化鈦均可由任一種過程來生產。目前以杜邦為例只使用先進的氯化法工藝來生產。
硫酸法在1931年商業化，先是生產A型二氫化鈦（A—Type），后來（1941年）生產R型二氧化鈦（R—Type），在這種方法中，含鈦的礦砂溶于硫酸中，產生鈦的溶液及鐵和其他金屬的硫酸鹽。然后經過一連串的步驟，包括化學還原、純化、沉淀、洗滌、燃燒。最后產生顏料大小的二氧化鈦中間體。A型二氧化鈦和R型二氧化鈦硅晶體結構是由核晶過程和燃燒過程控制的。
FeTiO3十2H2SO4TiOSO4十FeSO4十2H2O
TiOSO4十H2OTiO2十H2SO4
氯化法大約是在1950年由杜邦公司商業化的，只用于生產R型二氧化鈦。自從1975年以來，亦已用于生產A型二氧化鈦了。這個方法包括兩個高溫無水蒸汽相反應。鈦礦和氯氣在還原條件下發生反應，生成四氯化鈦和金屬氯化物雜質，雜質隨后清除。然后，將高純度的四氯化鈦征高溫下氧化，生成非常光亮的二氧化鈦中間體。利用氯化法中的氧化階段能夠嚴格控制粒子的大小和晶體類型，能生產有高覆蓋能力和著色強度的二氧化鈦。
2FeTiO3十7Cl2十3C2TiCl4十2FeCl3十3CO2
TiCl4十O2TiO2十2Cl2
在硫酸法和氯化法兩種方法中，中間產品都是顏料粒子的成簇二氧化鈦晶體，這種成簇品粒必須加以分離（研磨）以得到最佳光學性能。根據最后用途的要求，采用各種濕加工方法來改良二氧化鈦，包括硅、鋁或鋅的水合氧化物征顏料粒子表面上沉淀，可以使用個別的水合氧化物處理法或不同處理法的組合，以獲得特殊用途上的最佳性能。
制造二氧化鈦顏料的重要問題足鈦礦的供應，雖然鈦的蘊藏量列在前十名元素之中，但它在自然界中卻以低濃度廣泛地分布，需要提高采礦和礦物加工操作的效率，以滿足制造二氧化鈦的經濟要求。