Nel 3028 d.C., la Terra viene attaccata da alieni di pura energia chiamati Drej. La loro astronave usa il raggio di energia per distruggere la Terra, mentre centinaia di veicoli spaziali lasciano il pianeta con l'ultima umanità a bordo. La nave segreta Titan con a bordo il professor Sam Tucker parte nello stesso momento, ma non con le altre navi. Uno degli altri fugge dal pianeta, compreso il figlio di Sam, Cale, che conserva un anello di suo padre.
Quindici anni dopo, Cale lavora in una stazione di recupero. Gli umani sono diventati dei vagabondi dello spazio. Sono costantemente trattati da altre razze. Un capitano umano di nome Joseph Korso e il suo pilota Akima cercano Cale. Gli dicono che deve aiutarli a trovare il Titan. Dicono che la nave ha un macchinario che creerà una nuova Terra, per salvare l'umanità. I Drej vogliono trovare il Titano per poterlo distruggere. Con l'aiuto di Korso, Cale scopre che l'anello che suo padre gli ha dato può aiutarlo a trovare il Titano. In breve tempo, Cale e Akima scoprono che Korso sta cercando il Titano per consegnarlo ai Drej. Fuggono da lui ma rimangono bloccati su una colonia di vagabondi. Cale e Akima riparano una delle navicelle distrutte nella colonia. La usano per andare dove è stato nascosto il Titano.
All'interno del Titan, Cale e Akima apprendono che il professor Tucker è stato una delle persone principali che hanno progettato il veicolo. I progettisti sentivano che la distruzione della Terra sarebbe avvenuta. Per questo motivo, hanno dato al Titan la capacità di creare un nuovo pianeta. Lo caricarono con il DNA di ogni pianta e animale terrestre vivente in modo da poter ripopolare il nuovo mondo. Tuttavia, la nave ha perso l'energia e non può ricreare il pianeta. Korso trova e sale a bordo del Titan. Attacca Cale e Akima, ma uno dei suoi uomini lo attacca. Korso uccide l'uomo rompendogli il collo, poi combatte con Cale. Durante la lotta, Korso cade su una ringhiera. Cale cerca di salvarlo ma Korso scivola dalla presa di Cale e cade verso la sua morte apparente. Akima, Cale e altri della nave di Korso lavorano insieme per difendere il Titan dall'attacco dei Drej. Cale pensa che l'energia che compone i Drej e le loro navi possa essere usata per alimentare i sistemi del Titano. Korso appare di nuovo, ma si sacrifica per riparare un interruttore proprio mentre la nave Drej spara un raggio di energia sul Titano. Usando la potenza del raggio, il Titano si accende e prende tutta l'energia dei Drej. I Drej vengono distrutti mentre la nave crea un nuovo pianeta. Il film finisce con Akima e Cale in piedi sul loro nuovo mondo. Akima vuole chiamare il pianeta "Nuova Terra", mentre Cale vuole chiamarlo "Bob" e tutti gli umani che arrivano sul pianeta lo chiamano "Nuova Terra [Pianeta Bob]".
