表面也覆滿了火山灰。這表明曾發生過火山活動。那兒有長達數千公里的風力強勁的大峽谷,可能是由于內部的水凍結、膨脹,撐裂了薄弱的外殼而形成的。它的表面也被一種黑色物質重新覆蓋過,可能是甲烷或水冰。
泰坦妮亞是威廉·赫歇爾在1787年1月11日發現的,同一年也發現了奧伯龍;他后來又報告發現四顆衛星,結果是錯誤的。
泰坦妮亞和其他四顆衛星的名字是約翰·赫協爾在1852年應在當年稍早時發現艾瑞爾和烏伯瑞爾的威廉·拉塞爾要求而命名的。拉塞爾早在1847年就支持赫歇爾為已知的七顆土星衛星和依據赫協爾的命名計劃在1848年將新發現的第八顆衛星命名為哈佩力恩。
泰坦妮亞唯一清楚的一張相片是來自旅行者2號太空船,是在1986年1月飛掠而過時拍攝的。當時這顆衛星是以南半球朝向太陽,因此觀測不到北半球。
雖然不清楚它內部的構造,有一種模型認為泰坦妮亞大致由50%的碎冰、30%的硅酸鹽巖石和20%和甲烷相關的有機化合物組成。表面主要的特征是巨大的峽谷,像是地球上大峽谷的縮影,其規模與火星上的水手號峽谷,或是土星的衛星泰塞斯的伊薩卡峽谷一樣。
深谷:天衛三上的深谷,以莎士比亞作品中出現的地名命名。
天王星所有的衛星都依據英國詩人莎士比亞或蒲伯劇作中的人名。天衛三的名稱來自《仲夏夜之夢》的泰坦妮亞,是小仙子們的皇后。
莎士比亞劇中角色的名稱都很顯赫/t??tɑ?nj?/,但是這顆衛星的名稱曾經是/ta??te?ni?/,是由家喻戶曉的化學元素鈦轉換過來的,與土星的衛星提坦的形容詞同為Titanian,它也稱為天衛 III。
天衛三距離天王星436300千米,自轉與公轉周期均為8.705天,主要成分為水冰,有少量凍甲烷和巖石。
天衛三的外表和天衛一很相似,但天衛一要比它小25%。天王星的大衛星都是由占40~50%的冰和巖石混合而成,它所含的巖石比土衛五之類所含的要多一些。
天衛三的表面是由火山口地形和相連長達數千米的山谷混合而成,一些火山口已被填沒了一半。天衛三的表面相對而言尚為年輕(雖然比土衛二的年齡大一些),但它很顯然已經過了一些地殼變化。
有關天衛三的歷史的一個推測:它曾經由于溫度過高而成為液態。它的表面首先冷凝,所以當它的內核冷凝時,內部的變化造成它的外殼開裂,也就造成我們所看到的山谷。
天衛三在2001年9月8日掩蔽了一顆黯淡的星,這是測量它的直徑和星歷表,以及檢測是否存在著任何大氣層的好機會。數據顯示表面的壓力沒有超過0.03微帕,因此沒有大氣層,即使有也比冥王星和海衛一更稀薄。