Найбільші родовища ільменіту знаходяться в Південна Африка, Індія, США, Канада, Норвегія, Австралія, Україна, Росія та Казахстан. Додаткові родовища є в Бангладеш, Чилі, Мексиці та Новій Зеландії.

Він названий за місцем відкриття, такі місця називають типовими місцевостями, при Озеро Ільмень в Ільменських горах, Міаськ у південній частині Уральських гір Росії. Ільменіт утворюється як первинний мінерал у мафічних вивержених породах і концентрується в шари за допомогою процесу, який називається «магматична сегрегація».

Ільменіт – це а поширений допоміжний мінерал, знайдений у метаморфічних і магматичних породах. Він зустрічається у великих концентраціях у шаруватих інтрузіях, де він утворюється як частина кумулятного шару в межах силікатної стратиграфії інтрузії.

Виробництво ільменіту виключно з важких мінеральних пісків використовує метод фізичного розділення з використанням магнітного розділення, гравітаційного концентрування та електростатичного розділення. Флотація практикується в основному для збагачення дрібних мінеральних пісків, що містять рутил, ільменіт і циркон.

Використовуються ільменіт і рутил як мінерали оксиду титану для виробництва високоефективних металевих деталей, таких як штучні частини людського тіла, частини авіаційних двигунів, спортивне обладнання, синтетичний рутил, пігменти тощо.

Ці три мінерали зустрічаються розсіяними або в жилах габбро, діориту або анортозиту, як у Квебек, Нью-Йорк і Норвегія. Ільменіт також утворює великі маси, наприклад, в Залізній Горі, штат Вайомінг, і в Ільменських горах, Росія, від чого він і отримав свою назву.

Більшість ільменіту видобувається з родовища важких мінеральних пісків, де мінерал зосереджений у вигляді розсипного родовища, а вивітрювання зменшує вміст заліза в ньому, збільшуючи відсоток титану.