Sym-Bionic Titan mengikuti kehidupan Ilana, Lance, dan Octus, tiga remaja alien yang terdampar di Bumi saat mencoba melarikan diri dari Jenderal jahat yang telah mengambil alih planet asal mereka, Galaluna. Ilana, putri Galaluna, Lance, seorang tentara pemberontak namun mampu, dan Octus, robot bio-sibernetik, kini harus berbaur dengan kehidupan sehari-hari di Sherman, Illinois. Menyamar sebagai siswa sekolah menengah, Lance dan Octus berusaha menyembunyikan Putri Ilana dari Jenderal Modula dan mutan luar angkasa mengerikan yang dikirim untuk membahayakan satu-satunya pewaris kerajaan Galaluna. Trio aneh ini berusaha keras untuk menjalani kehidupan sekolah menengah, sambil menyelamatkan planet dan diri mereka sendiri dari serangan inter-galaksi yang mengamuk. Ketika dipanggil untuk bertempur, Octus mengaktifkan program pertahanan sim-bionik dan Ilana, Lance, serta Octus bersatu untuk membentuk raksasa siber spektakuler, Sym-Bionic Titan.