Методами электронно-микроскопического и рентгеноструктурного анализов исследованы особенности эволюции структурно-фазового состояния титанового сплава Ti-6Al-4V в процессе формирования субмикрокристаллической структуры с использованием обратимого легирования водородом. Изучено влияние легирования водородом на механические свойства при растяжении субмикрокристаллического титанового сплава Ti-6Al-4V в интервале температур 293...1023 К. Обсуждаются возможные причины увеличения пределов прочности и текучести и уменьшения деформации до разрушения субмикрокристаллического сплава Ti-6Al-4V в интервале температур 873...1023 К при легировании водородом в количестве 0,08...0,33 мас. %.