Sym-Bionic Titan sigue las vidas de Ilana, Lance y Octus, tres adolescentes alienígenas que aterrizan de emergencia en la Tierra mientras intentan escapar de un malvado General que ha tomado el control de su planeta natal, Galaluna. Ilana, princesa de Galaluna, Lance, un soldado rebelde pero capaz, y Octus, un robot bio-cibernético, deben ahora integrarse en la vida cotidiana en Sherman, Illinois. Haciéndose pasar por estudiantes de secundaria, Lance y Octus trabajan para ocultar a la Princesa Ilana del General Modula y sus horribles mutantes espaciales enviados para dañar al único heredero real de Galaluna. Este variopinto trío hace un verdadero esfuerzo por navegar la vida en la secundaria, todo mientras salvan el planeta y a sí mismos de una avalancha de ataques intergalácticos. Cuando son llamados a la batalla, Octus activa el programa de defensa sim-biónico y Ilana, Lance y Octus se unen para formar el espectacular ciber-gigante Sym-Bionic Titan.