美國探險家洛維親自潛入海底在船艙的保險櫃裏發現了壹幅畫。這幅畫引起了壹位102歲高齡的老婦人的註意。這位老婦人叫露絲，她聲稱自己就是畫中的少女。在房間裏，露絲開始講述她當年的故事。
1912年4月10日，泰坦尼克號從英國南安普頓出發駛向美國紐約。貴族少女露絲和母親及未婚夫卡爾壹同登上了泰坦尼克號。另壹邊，年輕的畫家傑克在碼頭酒吧裏靠壹場賭博贏得船票。露絲厭煩了乏味的貴族生活，也從心底裏不想嫁給卡爾這個勢利小人。
壹天晚上，露絲在船尾準備跳海自盡，傑克壹把抱住了她，救了露絲。兩個年輕人由此相識。
那天晚上，卡爾為了讓露絲開心。把打算壹星期後才送給露絲的項鏈送給了露絲。第二天，露絲和傑克在甲板上聊天，露絲並向傑克道謝。晚上，卡爾為了感謝傑克救了自己的未婚妻，邀請傑克在頭等艙餐廳裏聚餐。用餐後，傑克又帶著露絲在三等艙裏玩樂。
次日，露絲的母親和卡爾都知道了昨晚的時，責備了露絲。露絲因為家庭原因，被迫與傑克分手。夕陽時分，露絲來到船頭，美麗活潑的露絲和英俊開朗的傑克相愛了。
臥室裏，露絲帶著卡爾送給她的項鏈，讓傑克給她畫像，以此作為他們愛情的見證。不幸的事終於發生了，泰坦尼克號以高速撞上了冰山，傑克和露絲打算回去告訴還不知道這件事的大家。不料，傑克被卡爾誣陷，被關進了船上監獄。
在露絲即將登上救生艇時 ，露絲逃跑了。她去救傑克。她依然相信傑克是無辜的。她拿著救生斧幫助傑克逃離監獄。他們來到甲板上，卡爾和傑克都極力勸說露絲上救生艇。救生艇上麽露絲放棄了機會，跑到甲板上，與傑克緊緊相擁在壹起。
泰坦尼克號在不久後終於沈沒了，在冰海上，傑克把壹塊木板給了露絲，讓露絲趴在上面，可是木板只能承載壹個人的重量。傑克把生存的機會給了露絲，自己則在冰海中活活凍死。
老態龍鐘的露絲講完了這段悲傷地愛情故事後。在夜晚，她來到84年前泰坦尼克號沈沒的地方，把那條自己珍藏了84年的項鏈扔進了大海，讓它陪著傑克和這段愛情長眠海底......