Les effets spéciaux furent réalisés en majorité par Digital Domain la société de James Cameron.
Ils utilisèrent des images digitalisés et des maquettes miniatures.
Des centaines de passagers , aussi furent générés par ordinateur. Par exemple quand on voit tous les passagers qui se penchent sur le pont, ils sont générés par ordinateur.

Au début du film, le vaisseau russe inspecte l'épave du Titanic, c'est un mixage d'images filmées d'une part par Cameron lors de ses 3 semaines de tournage sous marin à bord du vaisseau russe et d'autre part par les maquettes miniatures. Il fallait faire en sorte que le spectateur ne puisse pas discerner la différence.
En effet, en 96, James Cameron affreta le vaisseau russe Academic Keldysh pour filmer l'épave du Titanic.
La caméra devait pouvoir évoluer à une telle profondeur et filmer sous tous les angles. Il a donc fallu créer un tel système de prises de vue.C'est son frère Michael en coordination avec Panavision et d'autres sociétés spécialisées qui le réalisèrent.

Pour ce film aux décors somptueux, il fut construit une maquette du Titanic quasiment grandeur nature: 260m de long au lieu des 269 mètres réels. Mais en général, ils ont utilisé des maquettes au 1/20 °.Par exemple lorsque le bateau se casse en deux

D'autre part, le morphing de l'oeil de Rose est d'une rare précision