I sidste øjeblik køber en velhavende amerikansk udlænding i Europa, Richard Sturges (Clifton Webb), en billet på steerage-klassen (den laveste klasse) til jomfrurejsen med RMS Titanic af en baskisk immigrant. Når han kommer om bord, opsøger han sin bortløbne kone, Julia (Barbara Stanwyck). Han opdager, at hun forsøger at tage deres to intetanende børn, den 18-årige Annette (Audrey Dalton) og den tiårige Norman (Harper Carter), med til sin hjemby Mackinac Island, Michigan, for at opdrage dem som jordnære amerikanere i stedet for rodløse elitære som Richard selv.
Da skibet er klar til afgang, får skibets kaptajn, Edward J. Smith (Brian Aherne), et hint fra rederiets repræsentant om, at en rekordhurtig overfart ville være velkommen.
De andre passagerer omfatter Maude Young (baseret på den virkelige Titanic-overlevende Margaret “Molly” Brown), en velhavende kvinde fra arbejderklassen (Thelma Ritter); den socialklatrende Earl Meeker (Allyn Joslyn); en 20-årig tennisspiller fra Purdue University, Gifford “Giff” Rogers (Robert Wagner); og George S. Healey (Richard Basehart), en katolsk præst, der er blevet afsat for alkoholisme.
Da Annette får kendskab til Julias hensigter, insisterer hun på at vende tilbage til Europa med Richard på det næste skib, så snart de når Amerika. Julia indrømmer, at Annette er gammel nok til at træffe sine egne beslutninger, men hun insisterer på at beholde forældremyndigheden over Norman. Dette gør Richard vred og tvinger Julia til at afsløre, at Norman ikke er deres søn, men snarere resultatet af et engangsknald efter et af deres mange bitre skænderier. Da han hører det, indvilliger han i at opgive alle krav på Norman. Han slutter sig til Maude, Earl og George Widener i loungen for at spille auktionsbridge med dem. Næste morgen, da Norman minder ham om et shuffleboardspil, de havde planlagt, afviser han ham koldt.
I mellemtiden falder Giff for Annette ved første øjekast. I begyndelsen afviser hun hans frække forsøg på at lære ham bedre at kende, men til sidst bliver hun lun på ham. Den aften synger Giff, Annette og en gruppe unge mennesker og spiller klaver i spisestuen, mens kaptajn Smith ser på fra et hjørnebord.
Sekundskabsofficer Charles Lightoller (Edmund Purdom) udtrykker sin bekymring over for kaptajn Smith om skibets fart, da de modtager to beskeder fra andre skibe, der advarer om isbjerge, der er observeret i nærheden af deres rute. Smith forsikrer ham dog om, at der ikke er nogen fare.
Den nat får udkigsposten dog øje på et isbjerg lige forude. Selv om besætningen forsøger at styre uden om faren, bliver skibet gennemboret under vandlinjen og begynder at tage vand ind. Da Richard finder kaptajn Smith, insisterer han på at få sandheden at vide: skibet er dømt til undergang, og der er ikke nok redningsbåde til alle om bord. Han siger til sin familie, at de skal klæde sig varmt, men ordentligt på, hvorefter de går udenfor.
Richard og Julia forsones under tårer på skibsdækket, da han placerer hende, Annette og Norman i en redningsbåd. Ubemærket af Julia overlader Norman sin plads til en ældre kvinde og går ud for at lede efter Richard. Da en af linerne bliver viklet sammen, hvilket forhindrer båden i at blive sænket, klatrer Giff ned og reparerer det, men mister grebet og falder i vandet. Bevidstløs, men i live, bliver han slæbt op på båden.
Meeker forklæder sig som kvinde for at komme om bord på en redningsbåd, men Maude Young opdager hans sko og demasker ham foran de andre i båden. I den anden ende af spektret af mod og uselviskhed går George Healey ned i et af kedelrummene for at trøste sårede besætningsmedlemmer.
Da Titanic er i sit sidste øjeblik, finder Norman og Richard hinanden. Richard fortæller en forbipasserende steward, at Norman er hans “søn”, og fortæller derefter Norman, at han har været stolt af ham hver eneste dag i sit liv. Derefter slutter de sig til resten af de dødsdømte passagerer og besætningen og synger salmen “Nearer, My God, to Thee”. Da den sidste kedel eksploderer, styrter Titanic’s stævn ned og svinger sin hæk højt op i luften, mens den hurtigt glider ned i det iskolde vand. De resterende overlevende ses sidst i redningsbådene, hvor de venter på hjælp, mens daggryet nærmer sig.