1. Prolog :Der Film beginnt mit einer heutigen Expedition zum Wrack der Titanic unter der Leitung des Schatzsuchers Brock Lovett. Rose DeWitt Bukater, eine 100-jährige Frau, wird an Bord des Forschungsschiffs gebracht und verrät, dass sie eine Überlebende des Untergangs der Titanic war.
2. Teil I:Einschiffung :Der Film geht dann zurück ins Jahr 1912, als Rose mit ihrem wohlhabenden Verlobten Caledon Hockley an Bord der Titanic geht. Auch Roses Mutter Ruth reist mit. Sie segeln von Southampton, England, zur Jungfernfahrt des Schiffes.
3. Teil II:Der Untergang :Der Film schildert die Ereignisse in der Nacht vom 14. auf den 15. April 1912, als die Titanic auf einen Eisberg prallte und im Nordatlantik versank. Rose und Jack Dawson, ein Passagier der dritten Klasse, den sie auf dem Schiff trifft, geraten in eine romantische Beziehung, als das Schiff sinkt.
4. Teil III:Nachwirkungen :Der Film endet damit, dass Rose Lovett und seiner Crew von ihren Erlebnissen auf der Titanic erzählt. Sie verrät, dass sie die Halskette „Herz des Ozeans“ behalten hat, einen wertvollen Diamanten, der aus Caledon gestohlen wurde, und wirft ihn ins Meer. Der Film endet damit, dass Rose friedlich im Schlaf stirbt.