Titanomakhia (m.kreik. τιτανομαχία, titanomakhia, lat. titanomachia) eli titaanien taistelu oli kreikkalaisessa mytologiassa titaanien ja olympolaisten jumalten välillä käyty monivuotinen taistelu.
Taistelussa Zeuksen johtamat jumalat hyökkäsivät linnoitukseen, jonka Kronoksen johtamat titaanit olivat rakentaneet Othrys-vuorelle Thessalian tasangon toiselle laidalle, Olymposvuorta vastapäätä. Kun sotaa oli käyty kymmenen vuotta ilman suurempia tuloksia, olympolaisten ylijumala Zeus päätti äitinsä kehotuksesta vapauttaa kykloopit, jotka takoivat hänen salamansa, sekä kolme satakätistä giganttia, Gaian ja Uranoksen hirmuisimmat jälkeläiset: hekatonkheires-jättiläiset. Olympolaiset antoivat näille nektaria ja ambrosiaa, jumalten ruokaa, ja saivat heidät vannomaan uskollisuutta Zeukselle. Satakätisten giganttien avulla olympolaiset hyökkäsivät uudestaan titaanien kimppuun. Gigantit hylkäsivät jumalten antamat aseet havaittuaan, ettei niistä ollut hyötyä titaanien vahvoja muureja vastaan. Sen sijaan he raastoivat kalliosta suuria järkäleitä ja paiskasivat nämä kohti titaanien puolustusmuureja. Titaanit maksoivat samalla mitalla, mikä johti niin valtaisaan myllerrykseen, että koko maa tärisi. Kun Zeus näki, että hänen temppelinsä, jonka Hefaistos oli rakentanut, oli vaarassa romahtaa, hän raivostui ja käytti ensimmäisen kerran kaikkia voimiaan. Samalla satakätiset ottivat kiven jokaiseen käteensä ja heittivät 300 kiveä kerralla titaanien niskaan. Tällöin titaanien vastarinta murtui ja heidät ajettiin Tartarokseen, manalan syvimpään kolkkaan.
Titanomakhiasta kerrotaan muun muassa Hesiodoksen Jumalten synnyssä.[1] Se oli aiheena myös kadonneessa eepoksessa Titanomakhia.[2][3]