Sym-Bionic Titan segue le vite di Ilana, Lance e Octus, tre adolescenti alieni che atterrano forzatamente sulla Terra mentre cercano di fuggire da un generale malvagio che ha preso il controllo del loro pianeta natale, Galaluna. Ilana, principessa di Galaluna, Lance, un soldato ribelle ma capace, e Octus, un robot bio-cibernetico, devono ora integrarsi nella vita quotidiana a Sherman, Illinois. Fingendo di essere studenti delle superiori, Lance e Octus lavorano per nascondere la principessa Ilana dal generale Modula e dai suoi orribili mutanti spaziali inviati per danneggiare l'unico erede reale di Galaluna. Questo strano trio fa un vero sforzo per affrontare la vita scolastica, il tutto mentre salvano il pianeta e se stessi da un'ondata di attacchi intergalattici. Quando vengono chiamati in battaglia, Octus attiva il programma di difesa sim-bionico e Ilana, Lance e Octus si uniscono per formare il spettacolare cyborg gigante Sym-Bionic Titan.