The present invention relates to a process for dyeing keratin fibres, in particular human keratin fibres such as the hair, in which said fibres are treated using one or more cosmetic compositions comprising a) one or more dye(s), b) one or more titanium salts and b1) optionally at least one carboxylic acid, and c) one or more anionic thickening polymers derived from the polymerization of at least one monomer bearing an organic monoacid function, and d) optionally one or more chemical oxidizing agents such as hydrogen peroxide or one or more hydrogen peroxide-generating systems.La présente invention concerne un procédé de coloration de fibres kératiniques, en particulier des fibres kératiniques humaines telles que les cheveux, dans lequel lesdites fibres sont traitées au moyen d'une ou plusieurs des compositions cosmétiques contenant a) un ou plusieurs colorants, b) un ou plusieurs sels de titane et b1) éventuellement au moins un acide carboxylique, et c) un ou plusieurs polymères épaississants anioniques dérivés de la polymérisation d'au moins un monomère porteur d'une fonction monoacide organique, et d) éventuellement un ou plusieurs agents oxydants chimiques tels que le peroxyde d'hydrogène ou un ou plusieurs systèmes générant du peroxyde d'hydrogène.