Titania, découverte le 11 janvier 1787 par William Herschel,  six ans après la planète elle-même, Titania est la plus grand lune d'Uranus et le huitième plus grand du Système solaire. Nommée d'après la reine des fées dans la pièce de William ShakespeareLe Songe d'une nuit d'été, cette lune constitue un objet d'étude fondamental pour comprendre la formation et l'évolution thermique des systèmes de satellites des géantes de glaces. D'un point de vue orbital, Titania évolue à une distance moyenne (demi-grand axe) d'environ 435 910 kilomètres du centre d'Uranus, parcourant son orbite en approximativement 8,706 jours. Son orbite présente une faible excentricité et une faible inclinaison par rapport à l'équateur de la planète, bien que l'axe de rotation d'Uranus soit lui-même extrêmement incliné par rapport au plan de l'écliptique. Comme la plupart des grands satellites du Système solaire, Titania est en rotation synchrone, présentant toujours la même face à sa planète mère en raison du verrouillage de marée.

Sur le plan physique, Titania possède un rayon moyen d'environ 788,4 kilomètres et une masse estimée à 3,53.10²¹ kilogrammes, ce qui lui confère une densité moyenne d'environ 1,71 g/cm³. Cette valeur de densité, intermédiaire entre celle de la glace d'eau et celle des roches silicatées, indique que le satellite est composé approximativement pour moitié de glace d'eau et pour moitié de matériaux rocheux, incluant probablement des composés carbonés et des matériaux organiques. Cette composition suggère une différenciation planétaire interne, où les matériaux plus denses se sont accumulés pour former un noyau rocheux, tandis que les matériaux plus légers ont constitué un manteau glaciaire en surface. Des modélisations thermiques et géophysiques récentes suggèrent que, sous certaines conditions impliquant une porosité initiale de la glace ou la présence de composés abaissant le point de fusion tels que l'ammoniac, Titania aurait pu maintenir, et pourrait potentiellement encore abriter, un océan souterrain salé entre son noyau et sa croûte glacée, bien que cette hypothèse nécessite une confirmation par des mesures in situ.

La connaissance de la surface et de la géologie de Titania repose presque exclusivement sur les données acquises lors du survol de la sonde Voyager 2 en janvier 1986, qui n'a imagé qu'environ 40 % de sa surface avec une résolution suffisante pour une analyse détaillée. Le paysage titanien se caractérise par une combinaison de terrains fortement cratérisés et de vastes systèmes de canyons et d'escarpements de faille, témoignant d'une activité tectonique extensionnelle passée. Le plus grand cratère d'impact confirmé, nommé Gertrude, s'étend sur 326 kilomètres de diamètre. Cependant, la densité de cratères est globalement inférieure à celle d'Obéron, l'autre grand satellite uranien, ce qui indique que la surface de Titania a connu des processus de renouvellement ou de résurfacement endogène plus récents. Ces failles et ces canyons, dont le système de Messina Chasma, sont interprétés comme la conséquence d'une expansion globale du satellite au cours des premiers stades de son évolution thermique, probablement liée à la solidification d'un océan interne ou à la différenciation progressive de sa structure.

D'un point de vue compositionnel, la spectroscopie infrarouge réalisée depuis des observatoires terrestres entre 2001 et 2005 a permis d'identifier formellement la présence de glace d'eau cristalline ainsi que de dioxyde de carbone (CO2) gelé à la surface de Titania. La distribution du CO2 n'est pas homogène : il est principalement détecté sur l'hémisphère arrière (trailing hemisphere) du satellite. Cette asymétrie est attribuée à des processus de radiolyse, où le bombardement par des particules chargées de la magnétosphère d'Uranus dégrade les matériaux organiques ou la glace d'eau pour libérer du CO2, ou bien à un dégazage ancien suivi d'une redistribution par des mécanismes de migration thermique ou d'implantation magnétosphérique. L'absence d'atmosphère détectable à ce jour, en raison de la faible pesanteur de surface et de l'environnement spatial hostile, implique que tout dégazage actuel serait extrêmement ténu et transitoire.