1912年4月10日，號稱 「世界工業史上的奇蹟」的豪華客輪鐵達尼號開始了自己的處女航，從英國的南安普頓出發駛往美國紐約。富家少女羅絲（凱特•溫絲萊特）與母親及未婚夫卡爾坐上了頭等艙；另一邊，放蕩不羈的少年畫家傑克（萊昂納多·迪卡普里奧）也在碼頭的一場賭博中贏得了下等艙的船票。
羅絲厭倦了上流社會虛僞的生活，不願嫁給卡爾，打算投海自盡，被傑克救起。很快，美麗活潑的羅絲與英俊開朗的傑克相愛，傑克帶羅絲參加下等艙的舞會、爲她畫像，二人的感情逐漸升溫。
1912年4月14日，星期天晚上，一個風平浪靜的夜晚。鐵達尼號撞上了冰山，「永不沉沒的」鐵達尼號面臨沉船的命運，羅絲和傑克剛萌芽的愛情也將經歷生死的考驗。