1. Prologo :Il film inizia con una spedizione odierna al relitto del Titanic, guidata dal cacciatore di tesori Brock Lovett. Rose DeWitt Bukater, una donna di 100 anni, viene portata a bordo della nave da ricerca e rivela di essere una sopravvissuta all'affondamento del Titanic.
2. Parte I:Imbarco :Il film torna poi al 1912, quando Rose sale a bordo del Titanic con il suo ricco fidanzato, Caledon Hockley. Anche la madre di Rose, Ruth, viaggia con loro. Salpano da Southampton, in Inghilterra, per il viaggio inaugurale della nave.
3. Parte II:L'affondamento :Il film descrive gli eventi della notte tra il 14 e il 15 aprile 1912, quando il Titanic colpisce un iceberg e affonda nell'Oceano Atlantico settentrionale. Rose e Jack Dawson, un passeggero di terza classe che incontra sulla nave, vengono coinvolti sentimentalmente mentre la nave affonda.
4. Parte III:Conseguenze :Il film si conclude con Rose che racconta le sue esperienze sul Titanic a Lovett e al suo equipaggio. Rivela di aver conservato la collana Heart of the Ocean, un prezioso diamante che è stato rubato a Caledon, e lo getta nell'oceano. Il film si conclude con Rose che muore pacificamente nel sonno.