1997. L'épave du Titanic, le plus grand et le plus luxueux des paquebots, est l'objet d'une exploration minutieuse, pour rechercher un célèbre diamant, disparu avec le bateau. A sa place, on trouve le dessin d'une jeune femme. Rose Dawson, centenaire, se reconnaît dans le croquis, et rejoint l'équipe dans l'Atlantique. Là, ses souvenirs reviennent... 1912, le Titanic, amarré à Southampton, s'apprête à appareiller pour sa croisière inaugurale. A son bord, Rose Dewitt Bukater, jeune femme de la haute société, est accompagnée par son fiancé, le richissime industriel Cal Hockley. Jack Dawson, passager de troisième classe, s'embarque lui de justesse, après avoir gagné au jeu son billet. Ces deux jeunes gens seraient destinés à ne jamais se rencontrer si Rose n'était si désespérée par son futur mariage : voulant se jeter du bateau, elle est retenue par Jack. Puis tous deux apprennent à se connaître, au grand dam de Hockley. Jusqu'au 15 avril 1912, où le Titanic rencontre un iceberg. Rose et Jack tentent, comme les autres, de survivre au naufrage, tout en étant poursuivis par la haine de Hockley. En sacrifiant sa vie, Jack sauve Rose... 1997, Rose, qui avait gardé le diamant recherché, le rend secrètement à l'océan...