Viime hetkellä Euroopassa asuva varakas amerikkalainen Richard Sturges (Clifton Webb) ostaa baskilaiselta siirtolaiselta steerage-luokan lipun (alin luokka) RMS Titanicin neitsytmatkalle. Alukselle päästyään hän etsii karkuun karannutta vaimoaan Juliaa (Barbara Stanwyck). Hän saa selville, että vaimo yrittää viedä heidän kaksi pahaa-aavistamatonta lastaan, 18-vuotiaan Annetten (Audrey Dalton) ja kymmenvuotiaan Normanin (Harper Carter), kotikaupunkiinsa Mackinac-saarelle Michiganiin kasvattaakseen heistä maanläheisiä amerikkalaisia eikä Richardin kaltaisia juurettomia elitistejä.
Laivan valmistautuessa lähtöön laivan kapteeni Edward J. Smith (Brian Aherne) saa laivayhtiön edustajalta vihjeen, jonka mukaan ennätyksellisen nopea laivamatkustus olisi tervetullutta.
Muut matkustajat ovat muun muassa Maude Young (perustuu tosielämän Titanicista selvinneeseen Margaret ”Molly” Browniin), työväenluokkaisesta syntyperästä kotoisin oleva varakas nainen (Thelma Ritter), seurapiireihin kiipeilevä Earl Meeker (Allyn Joslyn), 20-vuotias Purdue-yliopiston tenniksenpelaaja, Gifford ”Giff” Rogers (Robert Wagner), ja George S. Healey (Richard Basehart), katolinen pappi, joka on erotettu kirkosta alkoholismin vuoksi.
Kun Annette saa tietää Julian aikeista, hän vaatii Richardin kanssa palaamista Eurooppaan seuraavalla laivalla heti, kun he pääsevät Amerikkaan. Julia myöntää, että Annette on tarpeeksi vanha tekemään omat päätöksensä, mutta hän vaatii pitää Normanin huoltajuuden. Tämä suututtaa Richardia ja pakottaa Julian paljastamaan, että Norman ei ole heidän poikansa, vaan pikemminkin yhden yön seurustelun tulos heidän monien katkerien riitojensa jälkeen. Tämän kuultuaan hän suostuu luopumaan kaikista vaatimuksistaan Normaniin. Hän liittyy Mauden, Earlin ja George Widenerin seuraan aulaan ja pelaa heidän kanssaan huutokauppabridgeä. Seuraavana aamuna, kun Norman muistuttaa häntä shuffleboard-pelistä, jonka he olivat sopineet, Norman torjuu hänet kylmästi.
Samaan aikaan Giff ihastuu Annetteen ensi silmäyksellä. Aluksi hän torjuu Giffin röyhkeät yritykset tutustua paremmin, mutta lopulta Giff lämmittää häntä. Sinä iltana Giff, Annette ja joukko nuoria laulavat ja soittavat pianoa ruokasalissa kapteeni Smithin seuratessa tilannetta nurkkapöydästä.
Kakkosupseeri Charles Lightoller (Edmund Purdom) ilmaisee kapteeni Smithille huolensa aluksen nopeudesta, kun he saavat kaksi viestiä muilta aluksilta, jotka varoittavat jäävuoren havaitsemisesta heidän reittinsä lähellä. Smith kuitenkin vakuuttaa hänelle, ettei vaaraa ole.
Tänä yönä tähystäjä kuitenkin havaitsee jäävuoren suoraan edessä. Vaikka miehistö yrittää väistää vaaran, laiva saa kaasua vesirajan alapuolelle ja alkaa imeä vettä. Kun Richard löytää kapteeni Smithin, hän vaatii, että hänelle kerrotaan totuus: laiva on tuhoon tuomittu, eikä pelastusveneet riitä kaikille aluksella oleville. Hän kehottaa perhettään pukeutumaan lämpimästi mutta kunnolla; sitten he lähtevät ulos.
Richard ja Julia tekevät itkuisen sovinnon laivan kannella, kun Richard laittaa tytön, Annetten ja Normanin pelastusveneeseen. Julian huomaamatta Norman luovuttaa paikkansa vanhemmalle naiselle ja lähtee etsimään Richardia. Kun yksi köysistä sotkeutuu ja estää veneen laskemisen, Giff kiipeää alas ja korjaa sen, mutta menettää otteensa ja putoaa veteen. Tajuttomana mutta elossa hänet raahataan veneeseen.
Meeker naamioituu naiseksi päästäkseen pelastusveneeseen, mutta Maude Young huomaa hänen kenkänsä ja paljastaa hänet muiden veneessä olevien edessä. Rohkeuden ja epäitsekkyyden toisessa ääripäässä George Healey suuntaa erääseen pannuhuoneeseen lohduttamaan loukkaantuneita miehistön jäseniä.
Kun Titanicin viimeiset hetket ovat käsillä, Norman ja Richard löytävät toisensa. Richard kertoo ohikulkevalle stuertille, että Norman on hänen ”poikansa”, ja kertoo sitten Normanille, että hän on ollut ylpeä hänestä joka päivä elämässään. Sitten he laulavat yhdessä muiden tuhoon tuomittujen matkustajien ja miehistön kanssa virren ”Nearer, My God, to Thee”. Kun viimeinen kattila räjähtää, Titanicin keula syöksyy, ja sen perä kääntyy korkealle ilmaan samalla kun se liukuu nopeasti jäiseen veteen. Jäljelle jääneet eloonjääneet nähdään viimeisenä pelastusveneissä odottamassa apua aamunkoiton lähestyessä.