Titāna dižkoksngrauzis ir 10–17 cm gara vabole ar melnu ķermeņa priekšējo daļu, brūnu vēderu un kājām un brūniem līdz tumši brūniem segspārniem, kas pie pamatnes parasti ir tumšāki. Imago ķermenis ir saplacināts, acis lielas, augšžokļi īsi un ļoti spēcīgi, priekškrūšu vairogs šķērsenisks, sānos ar trijiem asiem dzelkšņiem un biezos punktos un grumbuļos, vidusdaļā gandrīz gluds. Segspārni matēti, biezās grumbiņās, katrs ar četriem neizteiktiem, gareniskiem ķīļiem un vienu spēcīgāku ķīli pie ārmalas. Taustekļi gari, tēviņiem garāki nekā mātītēm, taustekļu 1. un 3. posmi lielāki un resnāki nekā pārējie posmi. Kājas garas un spēcīgas, stilbu iekšmalas katra ar aso dzelkšņu rindu. Kāpurs nav atrasts un zinātniski aprakstīts, bet noteikti ir garāks par imago. Kāpuru attīstība trupošā koksnē, domājams, ilgst vairākus gadus. Imago spēj izdot skaņas, berzējot ķermeņa daļas citu ar citu (stridulācija).
Literatūrā ir atrodami dati par 18 un pat 20 cm garu titāna dižkoksngraužu eksemplāru konstatēšanu, bet tam nav zinātnisku pierādījumu. Pagātnē šīs sugas eksemplāri ārkārtīgi reti ir bijuši Eiropas kolekcijās, un tie vienmēr tika iegādāti no Amazones upes baseina iedzīvotājiem. Visi vēsturiskie eksemplāri vienmēr ir bijuši bojāti – ar nolauztām kājām, taustekļiem vai tml. Pētnieki ilgstoši centušies titāna dižkoksngraužus atrast tieši Amazones zemienes mežos, bet bez sekmēm. Vēlāk ir noskaidrojies, ka visi agrīnie dižkoksngraužu eksemplāri tika iegūti no lielo zivju kuņģiem, tās ķidājot. Zivis savulaik dižkoksngraužus bija ķērušas, visticamāk, nevis Amazones zemienē, kur šī vabole ir sastopama ļoti reti, bet Amazones pieteku augštecēs kalnainajos apvidos. Kad tas noskaidrojās, titāna dižkoksngrauža novērojumi kļuva regulāri.