拍摄前
詹姆斯·卡梅隆一向对沉船感兴趣。1990年代初，他开始注意泰坦尼克号。他感觉到这个故事的潜力，说泰坦尼克号沉没的故事是一个“伟大的、现实的小说”。
“ 很难找到一个更好的故事：穷和富的对比、从前至后不变的男士与女士的社会差异、一个早已消失的时代冷漠的安逸和可敬的行为、大船的豪华、在黑暗中驱使它疯狂前进的男人的大胆。最重要的是我们从中学到的经验：生命是一个冒险，未来不可知……不可思议的事情是可能的。 ”
──詹姆斯·卡梅隆
卡梅隆在悲剧性的灾难里编入了一个浪漫的爱情故事。在这个故事里可爱的主人翁杰克和罗丝逐渐接近——始终面临着他们的幸福被摧毁的威胁。通过这个爱情故事卡梅隆可以把观众从船首到船尾带领到船上每个有趣的地方和时间，使得观众“领会船上到大多数乘客无法领会到乐观和豪华。”除此之外卡梅隆通过年老的罗丝为这个爱情故事创造了一个现代的环境，使得这个故事对于现代的观众更加直接和感人。探宝者布洛克·洛维尔的形象则代表了所有没有从个人的感受这个角度来看这个故事的人。
卡梅隆与二十世纪福克斯并说服该制作公司通过对泰坦尼克号残骸的实体摄影来加强电影的历史真实性[5]。他召集了俄罗斯、美国和加拿大的科学家、摄影师、水手和历史学家，于1995年组织了12次潜水。他们使用了当时世界上最大的深海考察船，俄罗斯的“姆斯蒂斯拉夫·凯尔蒂什学院”号。船上的两艘和平号潜艇是当时世界上唯一能够潜到约四千米泰坦尼克号废墟的深度的五艘潜艇之二。除此之外船上还有一台专门为电影摄影制造的遙控潛水器，使用这些潜艇卡梅隆拍摄了泰坦尼克号的残骸[3]。遙控潛水器甚至可以进入残骸内部，拍摄到泰坦尼克号沉没后人所未达的地方。由于潜水器上的特殊摄影机每次只能拍摄12分钟，因此每次潜水都必须精心计划。这些实地拍摄结束后卡梅隆开始写剧本。
1995年9月1日制片开始。制造泰坦尼克号的船厂哈兰·沃尔夫开放了其私有档案，摄影组得以看到本来以为已经失落了的蓝图。艺术指导彼得·拉蒙带领的小组为船的内部装潢专门收集了1912年左右的物件，而且这些物件全部必须处于全新或者至少看上去全新的状态，因为泰坦尼克号是在首航时沉没的。几乎没有任何另外一部电影对于道具细致到这个程度。衣服、箱子、碗碟、内部装潢和沉没的过程全部非常仔细地按照原样或者实际发生过程组织。虽然如此《泰坦尼克号》还是发生了一些错误。比如在电影中使用了有过滤嘴的香烟，但是这样的香烟是1940年代中才上市的。
为了拍摄真实的外景二十世纪福克斯在墨西哥下加利福尼亞州的太平洋海岸购买了一块16万平方公里大的地区，1996年5月31日在那里设立了一个完整的电影摄影场。在四个月内在羅薩里多的北部建造了一座规模和一座小城市一样的摄影场，其中包括及其完整的基础结构和多个摄影棚。
通过爆破他们制造了两个巨大的水箱。一个可以容纳6400万升水的里面装有泰坦尼克号逼真的重建模型。这个模型可以旋转270度。另一个可容纳有2200万升的水箱里有一等舱豪华的内部装饰。大水箱里的模型虽然是完全成比例造的，但是拉蒙不得不做一些妥协。比如救生艇和烟囱被缩小了十分之一。部分甲板设施被省略，一个前甲板也被省略。这些被省略的部分后来被模型取代。救生艇甲板和主甲板均是电影舞台，其它部分全部是钢结构的外表，内部藏着能够使得模型在拍摄沉没景象时倾斜的装置。旁边还有一个可以在120米长的轨道上行走的、50米高的吊车。这架吊车不但在建造模型时作为建筑工具被使用，而且也被用来照明和摄影。在相应的场面拍摄结束后模型船被拆掉当作废铁卖掉，来补充一点拍摄经费。
下一个问题是挑选演员。尤其为两名主人翁杰克和罗丝必须选择恰当的演员——他们决定电影是否成功。卡梅隆问克莱尔·丹尼斯是否愿意演罗丝。但是丹尼斯觉得拍摄巴兹·鲁尔曼导演的《罗密欧与朱丽叶》已经很累了，另外她觉得这两部电影很相似。此外卡梅隆还采访过格溫妮絲·帕特羅。最初比利·克鲁德普、斯蒂芬·多尔夫、马修·麦康纳、麦考利·卡尔金和克里斯蒂安·贝尔被物色为杰克的演员。最后中选的是当时还比较不知名的美国演员莱昂纳多·迪卡普里奥和英国演员凯特·温斯莱特。温斯莱特在英国主要因为上演《理性與感性》而著名。对两人来说《泰坦尼克号》使得他们的出名度都大大提高。迪卡普里奥成为少女的偶像。他出现在许多杂志封面商，其中包括《滾石雜誌》[13]。在因特网开始普及时期他的名字是最多被寻找的人物名称之一，从《泰坦尼克号》他在好莱坞走红。此后他拍了许多畅销的电影如《铁面人》（1998年）、《海滩》（2000年）、《纽约黑帮》（2002年）、《我知道你是谁》（2002年）和《飞行者》（2004年）。凯特·温斯莱特在《泰坦尼克号》后依然拍摄低预算电影如《北非情人》（1998年）和《圣烟》（1999年）。
在安排其它角色时也花费了一些时间。莫莉·布朗的角色本来计划让乡村歌手芮芭·麦克伊泰演，但是麦克伊泰因时间冲突而拒绝。最后选择了凯茜·贝茨。贝茨提出要60万美元，二十世纪福克斯觉得这个价格太高了，但是因为卡梅隆认为贝茨最符合这个角色，因此他出部分自己的钱来雇用贝茨。罗伯·洛[15]或者杰克·达文波特最初计划演卡尔·霍克利，但是后来觉得达文波特太年轻了[16]。最后比利·赞恩获得了这个角色。卡梅隆本来希望菲伊·雷演出年老的罗丝，但是雷觉得参加这样一个项目太累了而拒绝[17]。安·卢瑟福也拒绝[18]。最后使用了当时已经86岁的格洛莉娅·斯图亚特。大卫·华纳扮演卡尔的仆人，他在1979年的电视剧《铁达尼号遇难记》就已经扮演了角色。
拍摄
1996年7月开始拍摄电影开始和结束时在现代的情节。这些场面是在潜水探测就已经被使用过的“姆斯蒂斯拉夫·凯尔蒂什学院”号上拍摄的。在拍摄时有一个至今没有找到的人将苯环利定掺入伙食，许多拍摄组的人，包括卡梅隆本人，被送入医院.1996年9月开始在新的福克斯拍摄场地拍摄。
尾楼甲板的场景是使用一个特殊技术拍摄的。通过一个关节整个船尾可以直立起来。为了保证特技演员的安全许多道具是用塑料泡沫做的。1996年11月15日拍摄上船的场景。泰坦尼克号的模型只有右舷，原因是因为当地的风大多数从北吹过来，因此烟囱里的烟看上去就好像船在航行一样。但是这造成了一个困难，因为从南安普敦启航时泰坦尼克号是左舷停靠在码头上的。为了解决这个问题拍摄组使用了一个很奇怪的方法：所有道具和服装上写的字都是倒写的。假如在剧本里写着某人丛左往右走的话在拍摄时他从右往左走。在后期制作过程中所有拍摄的场景被镜像反射过来。
女主角凯特·温斯莱特计划拍摄138天，实际上使用了160天。由于他们必须数小时在冷水中拍摄，许多演员得了感冒、流感和肾传染病，其中包括女主角凯特·温斯莱特。一些演员因此退出，三名特级演员骨折。美国影视演员协会后来得调查认为整个场地是安全的。卡梅隆本人从来没有向他的演员道歉，因为他这样严格地要求他们。但是他承认他这次是非常严格：“我对我自己和我的组非常严格。我坚信在对付成千上万的意外和这么大的拍摄场地的时候，为了保证没有人出事，我必须采取一些军事性的措施。我想假如您要指挥这么对人的话您也不得不采取严格的措施。”温斯莱特几乎淹死，肘部受伤，患流感，她后来说，除非她获得“许多钱”她不愿再与卡梅隆合作。她承认卡梅隆是一个“和善的人”，但是“太易怒”
特技
2200萬升的小水箱裏有一個巨大的液壓裝置，使用它可以使得一等艙的餐廳以及其大階梯以30釐米每分鐘的速度沉入水中。在第一次試驗是大階梯從它的固定中脫離，但是沒有人受傷。長223米的泰坦尼克號船首在被沉入水中是發現這個部分太大了，在水裏它就像一個減震器一樣。為了使得它能夠被沉入水中，卡梅隆下令將裏面的東西清空，他親手打破了一些船窗。餐廳完全被淹之後拍攝組實用了三天的時間來拍攝探寶者洛維爾的遙控潛水器是怎樣在現代探索船的內部的[4]。泰坦尼克號沉沒後的場景是在一個130萬升的水箱裏拍攝的[25]。它是拍攝場地上最小的水箱。水裏浮著的死屍上使用了特別的粉末。這些粉末在遇到水後結晶。通過這些粉末以及在頭髮和衣服上使用蠟使得演員們看上去像被凍死了一樣。
卡梅隆想通過這部電影推進視覺效果的能力，因此他讓他自己的公司數位領域繼續發展在《深淵》和《終結者2：審判日》中已經獲得的成就。尤其是逼真地模擬水的功能。至此為止大海一般是通過拍攝小的水面來模擬的，然後通過慢動作來放大，但是其效果不是非常好。卡梅隆則讓他的攝影組通過動作捕捉來拍攝一個13米長的模型。水和煙是數碼化後添加上去的。他們使用了軍事的計算演算法來進行數位類比。為了完善整個結果的真實性，還有其他的東西通過動作捕捉拍攝和添加上去。視覺效果監視羅伯•勒加托將演員、自己和他的孩子的臉數位化來加強數位模擬人的真實性。除此之外還有一座20米長的，中間可以斷開的泰坦尼克號的模型，這是唯一一座可以入水的模型。機器艙裏的景象使用的是“傑瑞米亞•歐布萊恩”號裏的機器艙，然後通過模型和在藍屏前攝影的演員補充。為了省錢，一等艙的休息室只是模型，後來加上藍屏前拍攝的演員表演。模擬的過程使用了60部電腦，這些電腦使用當時還很罕見的Linux作業系統。