Grupa "poszukiwaczy skarbów" pod wodzą Brocka Lovetta przeszukuje wrak "Titanica" spoczywający na dnie Atlantyku u wybrzeży Kanady. Brock obsesyjnie szuka bezcennego diamentu zwanego "Sercem oceanu", który - jak wierzy - przyniesie mu sławę i bogactwo. Pewnego dnia natrafia na kasetę pancerną, którą udaje się podnieść z dna morskiego. Ku jego wielkiemu rozczarowaniu kaseta nie zawiera klejnotu, ale rysunek przedstawiający młodą dziewczynę z "Sercem oceanu" na szyi. Z inicjatywy dbającego o reklamę Brocka rysunek pokazany zostaje w materiale zarejestrowanym przez telewizję CNN...
Program ogląda sędziwa Rose Calvert, która w dziewczynie ukazanej na rysunku rozpoznaje siebie i kontaktuje się telefonicznie z Brockiem. Wkrótce w towarzystwie wnuczki Lizzie odbywa podróż na jego statek badawczy, gdzie jej relacje przyjmowane są początkowo z niedowierzaniem. Brock pokazuje Rose przedmioty wydobyte z wraka statku. Kobieta wydaje się głęboko poruszona i zgadza się opowiedzieć wszystkim o wydarzeniach związanych z katastrofą "Titanica"...
10 kwietnia 1912, Southampton, Anglia. Siedemnastoletnia Rose DeWitt Bukater wsiada na najwspanialszy transatlantyk świata, "statek marzeń" nazwany "Titanic". W podróży do rodzinnej Filadelfii towarzyszy jej matka, Ruth DeWitt Bukater oraz narzeczony Caledon Hockley, potomek rodziny bogatych przemysłowców. Rose czuje się głęboko nieszczęśliwa, snobistyczna matka przypomina jej o fatalnym stanie finansów rodzinnych nakłaniając ją przy tym do małżeństwa z Calem, człowiekiem płytkim, aroganckim i afiszującym się ze swoim bogactwem...
Na pięć minut przed wyruszeniem statku w morze młody Amerykanin Jack Dawson wygrywa w pokera bilet na "Titanica" dla siebie i swego przyjaciela, Włocha Fabrizio De Rossi. Obaj nie posiadają się ze szczęścia...
W czasie, gdy Jack i Fabrizio, którzy cudem zdążyli na statek, zajmują miejsce w zatłoczonej trzeciej klasie, Rose, jej matka i Cal rozlokowują się w luksusowych apartamentach pierwszej klasy. Oburzona arogancją Cala Rose samotnie wędruje pokładami "Titanica". Jack dostrzega Rose, ich oczy spotykają się na krótką chwilę...
Podczas obiadu Rose po raz pierwszy w pełni uświadamia sobie, jaki los czeka ją u boku Cala. W napadzie desperacji decyduje się zakończyć życie skacząc do lodowato zimnej wody. W ostatniej chwili jej samobójczą próbę udaremnia Jack. Współpasażerowie i załoga przyjmują przedstawioną przez dziewczynę wersję o nieszczęśliwym wypadku, któremu dzielnie zapobiegł Jack. Okazując swą "wdzięczność" Cal wyniośle zaprasza chłopaka na obiad w luksusowym salonie jadalnym pierwszej klasy, mając nadzieję, że zabawi tym samym swoich zblazowanych przyjaciół. Wieczorem zaś ofiarowuje Rose bezcenny diament zwany "Sercem oceanu".
Jack i Rose spędzają ze sobą coraz więcej czasu. Okazuje się, że Jack to prawdziwy "niespokojny duch": kilka lat spędził w Europie, gdzie doskonalił swe talenty rysownika. Rose jest nim oczarowana, uświadamia sobie, że udało mu się osiągnąć w życiu wszystko to, co dla niej pozostanie na zawsze nieziszczalnym marzeniem.
Z pomocą ekscentrycznej Margaret "Molly" Brown Jack zjawia się na obiedzie w eleganckim smokingu i dowcipnie odpiera niewybredne ataki znudzonej socjety. Na pożegnanie Jack znajduje sposób, by wręczyć Rose karteczkę z propozycją tajemnego spotkania. Oboje spędzają szalony wieczór na tańcach wśród pasażerów trzeciej klasy.
Oburzona matka Rose próbuje przemówić jej do rozsądku przypominając o bankructwie rodziny, Cal wybucha wściekłością... Rose pozwala Jackowi narysować swój akt z "Sercem oceanu" na szyi, ten, sam, który wiele lat później Brock Lovett odnajdzie we wraku "Titanica". Młodzi spędzają ze sobą noc ukryci w jednym z luksusowych samochodów w ładowni statku. Rose decyduje, że po zawinięciu do Nowego Jorku odejdzie z Jackiem, by rozpocząć nowe życie...
Tej samej nocy "Titanic" uderza w górę lodową. Cal oskarża Jacka o kradzież diamentu, który kazał swemu lokajowi podrzucić do kieszeni jego płaszcza. Rozpoczyna się ostatni akt dramatu...
