地球被炸掉之后
4岁的小男孩凯尔在一条小溪边玩他发明的一个带柄的飞行器。飞行器飞过小溪，柄却在岩石上被撞断了，凯尔着急地追过去。损坏的飞行器被凯尔的爸爸拾了起来。“我的发明坏了！”凯尔委屈地说。“没关系，我们来修理它。”爸爸说，“但不是今天，今天我们要离开这里！”
这是公元3028年的一天。那天，外空异形德烈从天而降，在没有任何昭示的情况下，突然对地球人类发动袭击。人类奋起反击，太空战舰掠过天空。德烈破坏了环球防卫系统，人类必须另寻安全的地方谋生。
爸爸将凯尔抱进自己的空中飞车，驶到太空船前，逃亡的人们正急急慌慌地登船。爸爸没上飞船，把凯尔托付给他人。凯尔不愿和爸爸分别，爸爸从自己的手上取下一枚金色的戒指戴在凯尔手上：“只要有它，人类就有希望。”然后转身离去。
凯尔和其他人乘飞船逃亡，而爸爸留在地球上准备发射巨型“泰坦”号飞船，飞船上隐藏着拯救地球人的秘密……
面对不愿屈服的地球人，德烈的指挥官发出命令：毁灭地球！在地球爆炸引起的无比震撼的巨响和火光中，“泰坦”如脱鞘而出的宝剑，尾巴上拖着三条巨大的火柱冲向茫茫宇宙，而月亮则被地球爆炸的碎片撞得残缺不全。
15年以后，凯尔已经长成一个19岁的帅小伙子0这时，逃亡的人类已经剩余得不多了，他们和各式各样的怪兽生活在一起。一艘太空船出了故障，凯尔前去维修。凯尔性急，来不及等船靠码头——太空营救站陶14，乘着空中飞行摩托就朝船冲去。实在太危险了，空中飞行摩托撞在飞船上，凯尔紧紧地抓住舷窗。舷窗内的驾驶员艾姬玛是一个美丽的姑娘，她和凯尔就这样不愉快地见面了。
凯尔干了一整天活以后，来到太空营救站陶14的餐厅内进餐。分配食物的厨师是一个昆虫进化而成的家伙，他给凯尔盛的食物是虫子作的寿司。凯尔想要一点番茄酱却遭到埋怨：“别太挑剔了，人类。”吃饭的时候，大厅的电路又出了问题，顿时处于失重状态，人、怪兽、锅碗瓢勺和吃的东西全都飘在空中。电路修复以后，凯尔再也没有心情吃饭，他将饭菜倒扣在桌上走了。在过道里，两头长着大尾巴的巨型怪物又死死地箍住了凯尔，似乎要将他置于死地。没有其它原因，只因为他们看不惯人类。
这就是地球爆炸之后在太空中流浪的人类的悲惨生活。
寻找泰坦的地图
救下凯尔的是克索——一艘太空飞船的船长。克索船长请凯尔参加他们的冒险行动，但要他学会面对恐惧、虐待甚至死亡。克索的理由是：人类已经剩得不多了，要是再不采取行动，将来也许只会存在于外星人的博物馆了。
凯尔莫名其妙，不耐烦地走了，克索船长不屈不挠地跟着他，向凯尔要来他父亲的遗物——那枚金黄色的戒指。戒指的内侧有几个按钮，克索改变了数据，再让凯尔戴上。凯尔惊奇得嘴都合不上了——一张闪着金光的地图出现在他的手心。克索解释道：“这就是寻找泰坦的地图！戒指中有你跟你父亲两人的基因，我们用这种特殊的方法藏下了这幅地图。”
原来船长是凯尔父亲的同事，他们曾一起从事泰坦的研制工作。15年来，他一直在暗中照顾着凯尔，就是为了利用戒指地图寻找到人类的最后希望——被凯尔的父亲藏在某处的泰坦。
就在他们说话的时候，三个半透明的散发着幽灵一般光芒的家伙走了进来——他们就是外星异形德烈。德烈的目的是找到凯尔，想得到地图，发现泰坦再彻底毁灭它。克索船长掏出枪来，第一枪干掉了一个，第二枪击碎了重力控制系统，所有的东西都漂浮起来，他和凯尔乘机通过厨房狭长的通风口逃走。
出了通风口，却发现越来越多的德烈们拥来。船长踢翻一个燃料桶，朝滚动的桶一枪射去，桶炸了，又是几个德烈倒下。二人跳上了一辆空中飞车，垂直朝上飞去，撞破屋顶的玻璃，再揿动发射键，将装有自己的密闭车舱抛进了太空之中。
接到信号赶来救援的是艾姬玛的飞船。确定好方位以后，船长和凯尔将自己弹出车舱，冲向艾姬玛的飞船，重重地摔在船边。
凯尔和艾姬玛被俘
艾姬玛为光着身子的凯尔检查身体，狼一样的怪兽比迪在作她的助手。比迪说：“艾姬玛，你脸上为何洋溢着慈母一样的光辉？我想要你。”艾姬玛没有理他，一边忙乎一边说：“做梦去吧。”艾姬玛要凯尔乘这艘船去寻找泰坦，凯尔没有同意。在这艘飞船上，还有武器专家怪兽斯蒂夫、长得像乌龟一样的电脑专家古尼。
比迪带着凯尔来到古尼的房间，古尼正在研究空间地理图。在一道光柱里，看得见星云、星系的全息激光图形。古尼说目前的位置正在帕拉山四分体，距太空救助站陶14有300万凯（影片中的计量单位）。
飞船要找到残破月球附近的赛沙林行星的古代民族高卢——他们能读懂凯尔手上的地图。15年前被地球爆炸碎片撞击剩下的月球残骸，就像一个被虫蛀空了的胡桃，触目惊心。一路上，船长继续劝说凯尔加入他们的行动：“那条船有团结人类的力量，它为我们找到一个家。”而凯尔却说：“要拯救人类，迟了15年。”
赛沙林到了，星球上长满了篮球一样大的有黑色经络和黄色光芒的氢气树，这些树一受到碰撞就要爆炸。比迪和古尼被留下来看守飞船，船长带着凯尔和艾姬玛去寻找高卢。高卢实际上就是一人多高长着翅膀像秃鹫一样的怪兽。
凯尔走过去，一个高卢也走了过来，凯尔伸出手，高卢凝视着。终于，高卢读懂了：“一定在安达尼星云附近。”船长和艾姬玛欢呼雀跃，凯尔望着夜空说：“他一定在那里！”“谁？”艾姬玛问。“我爸爸！”但他尚未下定决心要和船长、艾姬玛一道去寻找泰坦。
德烈的飞艇闪着幽蓝的光，飞速朝赛沙林扑来。三个高卢分别用爪子抓住三人，朝比迪和古尼看守着的飞船逃去。枪声从身边掠过，艾姬玛问船长：“他们为什么不朝凯尔开枪？”船长回答：“他们想要凯尔手中的地图以毁灭泰坦。”艾姬玛转身一枪打爆了氢气树，火焰吞没了一艘德烈飞艇。他们和烈德彼此在氢气树中穿梭、逃亡、追杀、反击，枪声、爆炸声、呼啸声不绝于耳。凯尔掉进了海里，一艘德烈飞艇也潜入海水，将他驮起来。露出水面的凯尔又抓住高卢的爪子，飞了。
凯尔和艾姬玛最终都被俘获。一艘德烈飞船射出一道光，冻住了二人，然后光柱缩回，将他们吸入了飞艇内。通过一个狭小的通道，德烈飞艇冲进了巨大的德烈太空母舰。飞艇在母舰内部飞速前行，犹如一条金枪鱼在一片汪洋大海中冲刺。
船长回到自己的飞船，命令斯蒂夫赶快准备武器，古尼则忙着测算艾姬玛的位置，船长要去救艾姬玛和凯尔，当然还有凯尔手中的地图。
凯尔和艾姬玛被关在监狱里，艾姬玛说：“也许船长快找到泰坦了。”凯尔十分奇怪：“你们为什么对寻找泰坦如此热心，有钱吗？”
“我对地球的记忆有些模糊了，但大人们时常对我说起它。尽管我只是一个漂流殖民地游民，但我们曾经有一个家。”艾姬玛回答道，“泰坦让我们有机会寻找我们的家。”
“是的，人类濒临绝种了。”凯尔终于有了些同感，“人类曾对德烈作过什么坏事吗，以至于德烈要这样对待他们？”
“不，他们只是害怕人类强大起来。”艾姬玛说。
德烈开始审讯凯尔，一个声音对他说：“听着，抛弃女孩！”凯尔高叫着：“不！”光柱又伸过来，罩住了艾姬玛。只见艾姬玛的身体通过坚固的金属壁，被转移了出去，身体过处，金属壁合拢如初。
飞向冰冻星球
古尼发现，艾姬玛的信号从贸易船的奴隶牢笼中发出来，船长决定先解救艾姬玛。怪兽比迪化装成了一名要买奴隶的阿克兰尼商人，而船长扮作他的奴隶。
艾姬玛被冻成了一根冰柱，将要在贸易船的奴隶市场中被拍卖。比迪带着船长和一个高卢来到监狱，说要先看看货，但是狱卒不允许。比迪说：“既然你不卖，我们只好使出第二套方案了。”于是，三个家伙朝看守扑上去，蒙头的蒙头，挥拳的挥拳，几下就把看守摆平在地，顺利救出了艾姬玛。
凯尔在狱中无聊地闲逛，突然他发现手放在金属壁上会放出火花，如果两个指头在壁上合在一起，就会聚起能量。凯尔靠这种能量冲破了监狱的金属壁，在他伸腿跨出之后，墙壁又悄然合拢，完好如初。凯尔躲在暗处，听到德烈头领发出指令：准备火力毁灭泰坦，实施灭种计划。一艘艘德烈战舰从狭小的通道口冲出，凯尔在混乱中逃出，与前来营救他的飞船相遇了，艾姬玛打开货运槽，让凯尔弹了进来。
凯尔向船长报告了一个惊人的消息：德烈复制了地图，他们的飞船正朝着泰坦前进，要赶在船长之前毁灭泰坦。古尼让凯尔伸出手来，要更精确地测定泰坦的位置——安达尼星云附近底格林的冰戒环，那就是泰坦的藏身之处。
凯尔觉得自己欠了船长一个人情，毕竟船长在暗中照顾了他15年。他对船长说：“感谢你帮我认识到自己，你比我父亲作得更彻底。”看来他此时才最终下定决心，要帮助船长找到泰坦。船长说：“你父亲会为你感到高兴的！”
飞船在漂流殖民地——新曼谷停了下来。艾姬玛告诉凯尔这里是最佳的停留点，飞船要在此补充能源、食物等。二人边走边说，突然听见一间房内传来声音，是船长和比迪在说着什么。二人悄悄走上前去偷听，差点不敢相信自己亲耳听到的。
原来，船长早已和德烈勾结，目的就是为了利用凯尔手中的地图。这时比迪发现了他们，凯尔愤怒地对着船长说：“你撒谎！”“人类已经缺乏气体，气体已经耗尽了。”船长说，“德烈杀死你父亲，就是因为他不跟德烈合作，而你比你父亲还要固执。”
凯尔寻了个机会，拖起艾姬玛就朝外跑。在飞船的大门关下之前，他们逃到了漂流殖民地的居民点，艾姬玛却被枪打伤了。殖民地的人民悉心地照顾他们，艾姬玛的伤很快就养好了。
凯尔心事重重，想继续寻找泰坦。艾姬玛说：“我们没有太空船，怎么去呢？”“可以维修这艘破船。”凯尔将她带到了一艘废弃的太空船边，“它的离子真空驱动器还在，我可以修好它。”“只要你能修好，我就可以驾驶它。”艾姬玛也兴奋起来。
太空船发射成功了，漂流殖民地万众欢呼，也许人们都盼望着能够找到自己的家。
飞船直向目的地——安达尼星云底格林的冰戒环。
这里是冰的世界，一艘飞船出现了。巨大的冰块，尖利的冰柱，在它们狭窄的缝隙里面，飞船艰难地前行着，不时与冰块相撞。
又一艘飞船出现了，这是船长克索的飞船。首先发现对手的是船长，他下令：跟随凯尔，不惜以危险的速度。随后，艾姬玛也发现了船长，一场追击与反追击的游戏就在冰冻星球之间展开，险象环生，命悬一线。
负责追踪信号的古尼吃尽了苦头，冰块多，干扰也就多。在冰棱的反射与折射中间，船长看到了五六个他要追踪的飞船，他不知道到底该追那一个，被甩掉了。
泰坦启动了
轻装上阵的凯尔和艾姬玛终于看到泰坦了，一个硕大无比的圆圆的家伙，静静地躲藏在绵亘千古的坚冰之中。跟它相比，凯尔的飞船就像一只小蜜蜂面对着一个啤酒桶。
进入泰坦，凯尔和艾姬玛打着手电查看。
这是一个收藏着地球文明的“诺亚方舟”。当年大洪水的时候，诺亚带上船的动植物，成为再造人类的火种。而泰坦上，收藏的是DNA编码：哺乳动物的、宽吻海豹的、燕尾蝴蝶的……
凯尔忽然发现了什么，就是那件被毁损的发明。凯尔不禁回忆起爸爸手把手教他做飞行器的场面，心中充满了温暖的感觉。走到驾驶座前，凯尔发现一个操纵杆的粗细刚好跟他的戒指一般大小。他把戒指放上去，灯一盏盏亮了。
“凯尔。”爸爸的全息图像出现了，“信息被启动时，你看到的我早已经死了，”爸爸说，“我希望你能原谅我违背了我的诺言。”他指的是15年前说的不久就会见面的事，“我不能改变过去，但是我希望能给你一个美好的未来。”爸爸显然对一切都作了安排，“泰坦有能力再造一个行星，创造一个新家庭，你的戒指会启动改变次序。但泰坦的动力细胞将在逃避中干涸，它无法增添燃油。你要负责恢复它的动力，程序很简单……”
“砰！”一声枪响，爸爸的全息图像消失了。“他讲得太多了！”原来是船长带着比迪、斯蒂夫等来了。
“克索，不要毁掉这艘船。”凯尔说，“难道这一切与你无关吗？”
“地球爆炸改变了人的性格。”船长说，“你斗不过德烈的，它们是纯正的能源……”
船长没能继续说下去，另一支枪对准了他。比迪要杀掉包括船长在内的所有人，将泰坦献给德烈，他说：“德烈马上就要来了。”
一场混战开始了，船长消灭了比迪，又被凯尔打倒在阳台边。摔下去会粉身碎骨的，凯尔要救他，但没拉住，船长掉下去了。
德烈逼近了，指挥官发令：阻塞所有逃跑的出口。
凯尔要改变次序，利用德烈作能源，启动反应堆，但是电路断路器坏了，他必须爬到泰坦外面维修。德烈来了，斯蒂夫开动炮火，掩护着凯尔，但凯尔还是被一架德烈飞艇顶在泰坦外侧。这次救凯尔的是船长，他没被摔死，而是在下落中抓住一根绳子活了下来。他的阵前反戈算是报了凯尔的相救之恩吧。
斯蒂夫和船长的炮火很猛烈，德烈的母舰也加入了作战。凯尔维修好了断路器，快速跑回舱内，就在他把戒指再一次套上操纵杆时，德烈指挥官发出最后指令：毁灭泰坦。
一声巨响，亮光炫目。被毁灭的不是泰坦，而是德烈。
在一阵阵惨叫之中，德烈灰飞烟灭，全部化作了能量。
泰坦启动了。