为了寻找1912年在大西洋沉没的泰坦尼克号上的珍贵财宝——价值连城的“海洋之心”,寻宝探险家布洛克从沉船上打捞起一个锈迹斑斑的保险柜,不料其中只有一幅保存完好的素描-一位佩戴着钻石项链的年轻女子。这则电视新闻引起了一位百岁老人的注意,她激动不已,立即乘直升飞机来到布洛克的打捞船上。她名叫罗丝·迪威特·布克特,正是画像上的女子。她向众人讲述了一段动人的爱情故事:
在泰坦尼克号上的罗丝因不想嫁给未婚夫卡尔,准备跳海自杀,被幸运赢得船票的杰克所救,两人由此认识。在随后的几天里,杰克带她参加三等舱的舞会,给她画素描(布洛克打捞起的那张),教她吐痰……他们两人很快坠入了情网。但是这份甜美的爱情还没过多久,泰坦尼克号便撞上冰山了。杰克为了罗丝能够存活下来,不断地鼓励她,而自己却冻死在寒冷的海水里。罗丝得救了,但她从没有忘记杰克,不仅仅是因为他们有一段凄美的爱情,还因为杰克带给了她欢乐,也给了她希望和未来……得救的罗丝对船员说,自己名叫“罗丝·道森”,表示已把自己当成杰克的妻子(杰克的全名叫杰克·道森)在影片的最后,罗丝把“海洋之心”抛入海中,以示杰克在天之灵。
随后镜头展示了在睡梦中寿终正寝的罗丝和她的照片。罗丝穿过冰冷的海水,来到泰坦尼克号,回到与杰克约会的楼梯,两人紧紧拥抱在一起,1912年沉船遇难的人们正站在楼梯周围为罗丝和杰克鼓掌, 墙上的时间停留在沉船的那一刻。
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