David Byrne dan Tony Peregrin dari Windy City Times menyifatkan "Titanium" sebagai "epik" dan "memberi tenaga", menulis, "Sia-lah yang mencuri perhatian" di Nothing but the Beat.[20] Robert Copsey dari Digital Spy bersetuju, memanggil lagu itu sebagai salah satu "rekod yang menonjol".[21] Tom Ewing dari The Guardian menulis, "Sia, di 'Titanium', mengendalikan tarikan terbaik album itu dengan baik."[22] Rich Lopez dari Dallas Voice menulis bahawa "lirik kolaboratif meningkatkan lagu ini ke tahap yang lebih tinggi daripada mana-mana lagu sebelumnya" daripada album itu, dan memanggilnya "penulisan bijak" daripada Sia.[23] David Griffiths dari 4Music menggelarnya sebagai "Sambungan yang paling menarik" dalam album itu, menulis bahawa "'Titanium' menyaksikan Guetta memberi penyanyi Australia itu beberapa tarikan komersial yang telah lama tertunggak, manakala vokal Sia membawa kelainan yang unik."[13] Kerri Mason dari majalah Billboard menyifatkan lagu itu sebagai "lagu Guetta yang paling unik dan paling epik setakat ini (dengan sendirinya gabungan yang luar biasa)."[24] Jamie Horne dari The Border Mail menyebutnya sebagai trek "kuat". [25] Joe Copplestone dari PopMatters menyatakan bahawa lagu-lagu dalam album seperti "Titanium" dan "Night of Your Life", "mengingat kembali kuasa" kolaborasi Guetta sebelum ini dengan Kelly Rowland pada "When Love Takes Over" (2009) dan "Commander" (2010).[26] "Titanium" telah dicalonkan untuk Dance Work of the Year di Anugerah Muzik APRA 2012, [27] tetapi tewas kepada "From the Music" oleh The Potbelleez.[28]

Selepas kejadian tembakan di Sekolah Rendah Sandy Hook pada Disember 2012, "Titanium" telah ditarik dari stesen radio di Amerika Syarikat kerana liriknya yang mempunyai perihal senjata api dalam lagu itu. "Titanium" adalah sebahagian daripada kumpulan lagu yang telah dikeluarkan, termasuk "Die Young" karya Kesha dan "Pumped Up Kicks" oleh Foster the People.[29]