Представлены результаты комплексных исследований по влиянию воздействия компрессионных плазменных потоков на структурно-фазовое состояние, элементный состав и микротвердость поверхностного слоя титана. Рассмотрены основные направления модификации свойств титана, включающие азотирование и легирование атомами металлов. Особое внимание уделяется механизмам взаимодействия плазменных потоков с поверхностью, процессам тепло- и массопереноса в поверхностном слое и кристаллизации из расплава в условиях сверхбыстрого охлаждения.