Методами рентґенівського та металографічного аналізів досліджено структурний та фазовий стани поверхневих шарів технічно чистого титану ВТ1-0 та промислового титанового стопу ВТ6 після лазерної обробки в різних газоподібних середовищах в режимах оплавлення. Встановлено, що лазерне оплавлення технічно чистого титану ВТ1-0 в усіх випадках приводить до структурних змін в поверхневих шарах оброблених зразків, внаслідок чого мікротвердість оплавлених поверхонь зростає в 1,3–1,4 рази (в атмосфері арґону), в 3,0–3,1 рази (в атмосфері повітря) та в 4,4–4,5 рази (в атмосфері азоту). В результаті лазерного оплавлення леґованого титанового стопу ВТ6 в атмосфері арґону спостерігається зниження значень мікротвердості внаслідок утворення мартенситної фази, не зважаючи на вплив альтернативного фактору, а саме, підвищення ступеня дисперсності структури. Під час лазерного оплавлення титанового стопу ВТ6 в атмосферах повітря та азоту спостерігалося утворення високоміцного кубічного нітриду титану типу TiN, формування пересиченого твердого розчину втілення Азоту та Оксиґену в $\alpha$-Ti, підвищення ступеня дисперсності структури. Всі перераховані вище фактори приводять до збільшення значень мікротвердості в 1,3–1,4 рази та 1,4–1,5 рази при лазерному оплавленні в атмосфері повітря та азоту відповідно. Тому спосіб лазерної обробки поверхонь, представлений у даній статті, є ефективним методом обробки поверхні титанових стопів, оскільки якісно впливає на структуру, що в свою чергу призводить до поліпшення механічних характеристик поверхневих шарів.