Из купеческого рода Титовых. Дед основал в Ростове в 1817 году единоличное торговое дело. Сын Александр (1878—1961) — заместитель министра продовольственного снабжения во Временном правительстве, позже в эмиграции директор фармацевтического предприятия «Биотерапия».

Вместе с И. А. Шляковым в 1880-х годах занимался реставрацией обветшавшего Ростовского кремля, который местные жители предназначали к сносу. Титов и Шляков основали Ростовский и Угличский музеи древностей. Также Титов стоял у истоков ростовской гимназии.

Занимаясь с особою любовью палеографией, Титов собрал 4500 рукописей и пожертвовал их в Императорскую Публичную библиотеку (1900). Описаний рукописей собрания Титова вышло 4 тома; кроме того, Титовым описаны «Рукописи славянские и русские, принадлежащие действ. члену русск. археол. общ. И. А. Вахромееву». Издал целый ряд списков северных летописей, в том числе списки «Двинской летописи» и «Великоустюжской летописи». В бытность правителем дел Ярославской губернской учёной архивной комиссии Титовым изданы 2 выпуска трудов этой комиссии. Являлся действительным членом Нижегородской губернской учёной архивной комиссии.

Сотрудничал в местных («Труды Учёной архивной комиссии», «Вестник Ярославского земства») и центральных («Русский архив», «Исторический вестник») изданиях. Опубликовал более 300 научных работ. Один из авторов Энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона.

Вёл деятельность по охране памятников архитектуры, выступал за возложение этой функции на губернские археологические общества, а не на чиновников; предлагал ужесточить ответственность за нарушения законодательства об охране памятников, в том числе со стороны духовных лиц.

Член Московского (1880) и Петербургского (1881) археологических обществ, член Общества любителей древней письменности (1880).