Tiziano fue famoso por su audaz utilización del color, sobre todo en sus primeras obras, y lo consiguió buscando pigmentos raros y utilizándolos en su forma más rica y saturada, así como equilibrando cuidadosamente cada color con los que le acompañaban para crear una impresión general armoniosa. También se centró en el efecto de la luz sobre el color, aprovechando los efectos de la iluminación, incluido el claroscuro, para enfatizar los contrastes de color. A través de este enfoque creó la distinción entre el arte veneciano y el florentino. Los artistas renacentistas de Florencia y Roma creían que la línea era primordial, mientras que el estilo renacentista veneciano se definía por el color y estaba liderado por Tiziano.
Las últimas obras del artista se caracterizan por pinceladas sueltas y una aplicación expresiva de la pintura, y es probable que, en ocasiones, utilizara los dedos además de los pinceles para aplicar y difuminar la pintura. Al pintar de este modo, Tiziano creaba una fluidez que confería a su obra una mayor sensación de movimiento y emoción, única entre sus coetáneos.
Tiziano trabajó casi exclusivamente al óleo, una técnica nueva al principio de su carrera. Este medio le permitía crear una serie de veladuras para representar el aspecto y la textura de la forma humana con una precisión, delicadeza y suavidad innovadoras. Este realismo es especialmente relevante en sus desnudos femeninos, de una sugerencia sexual inusual para la época.
Fue uno de los más grandes pintores del Renacimiento. Combinó las ideas del Alto Renacimiento y del Manierismo para desarrollar un estilo muy adelantado a su tiempo. Dominó el arte veneciano con una creatividad que permitió a la ciudad rivalizar con los hasta entonces reconocidos centros artísticos de Florencia y Roma, y pintó a algunas de las personalidades más importantes y eminentes de la época, como Carlos V, emperador del Sacro Imperio Romano Germánico, el Papa Pablo III, Felipe II de España y Enrique III de Francia. Además de retratos, también pintó temas religiosos y mitológicos, a veces a gran escala. Durante su larga y prolífica carrera, su obra pasó de la imaginería tradicional renacentista a lienzos cada vez más enérgicos que rechazaban las composiciones equilibradas y las sustituían por asimetrías y temas dinámicos. Hacia el final de su vida, su obra se volvió más oscura e impresionista. Tuvo un enorme impacto en sus contemporáneos y sus lienzos pueden considerarse precursores del dramatismo emocional del arte barroco, además de influir en innovadores posteriores.