Działalność naukowa Główna działalność naukowa Titiusa nakierowana była na zagadnienia z zakresu fizyki i biologii. Opublikował szereg prac dotyczących zagadnień fizycznych, w tym zbiór warunków oraz zasad wykonywania eksperymentów. W 1765 roku opublikował obszerny przegląd termometrii, a także osobną monografię poświęconą termometrowi skonstruowanemu poprzez Hannsa Loesera. Ponadto pisał traktaty dotyczące zarówno fizyki teoretycznej jak i doświadczalnej, w których upowszechniał wyniki badań współczesnych mu naukowców.
Prace biologiczne inspirowane były głównie Linneuszem. Jego najbardziej obszerna publikacja Lehrbegriff der Naturgeschichte Zum ersten Unterrichte (Lipsk, 1777) jest systematyczną klasyfikacją roślin, zwierząt i minerałów, a także substancji pierwiastkowych - eteru, światła, ognia, powietrza i wody. Wcześniej zaś napisał krótsze teksty dotyczące klasyfikacji zwierząt (1760) i minerałów (1765). W dwóch innych książkach opisał gatunek sikorki (1755) oraz sposób zapobiegania zamulaniu ujść rzek poprzez wykorzystywanie roślinności (1768).