Данная статья посвящена исследованию процессов структурообразования и фазовых превращений, протекающих в метастабильном β-сплаве Ti—15Mo при кручении под высоким давлением при комнатной температуре. С использованием просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа было установлено, что измельчение зерен сопровождается фазовым превращением β ↔ ω и немонотонным характером изменения объемной доли ω-фазы с увеличением степени деформации. Обсуждается роль ω-фазы в формировании прочностных и упругих свойств сплава. Показано, что формирование наноструктуры с минимальным содержанием ω-фазы позволяет достичь значительного упрочнения с сохранением относительно низкого модуля упругости в сплаве Ti—15Mo.