Изучена дефектная структура двухфазного титанового сплава ВТ6 и выявлены закономерности ее эволюции при пластической деформации в широком интервале степеней деформации. Установлено, что дефектная структура этого сплава до нагружения является многоуровневой системой, структурно-масштабными элементами которой в порядке уменьшения масштаба являются: зерно, колония, ламель, α- и β-пластины, микродвойники, дислокационная субструктура. В ходе пластической деформации имеет место эволюция дислокационной подсистемы. Выявлена последовательность субструктурных превращений с деформацией, измерена скалярная плотность дислокаций в обеих фазах и найдена ее зависимость от степени деформации. В частности, показано, что одним из условий, предшествующих разрушению исследованного сплава, является достижение одинаковой величины скалярной плотности дислокаций в α- и β-фазах.