Sym-Bionic Titan opowiada o życiu Ilany, Lance'a i Octusa, trzech obcych nastolatków, którzy rozbili się na Ziemi, próbując uciec przed złym generałem, który przejął ich rodzinną planetę, Galalunę. Ilana, księżniczka Galaluny, Lance, buntowniczy, ale zdolny żołnierz, oraz Octus, bio-cybernetyczny robot, muszą teraz wtopić się w codzienne życie w Sherman, Illinois. Udając uczniów szkoły średniej, Lance i Octus starają się ukryć Księżniczkę Ilanę przed Generałem Modulą i jego okropnymi mutantami kosmicznymi, wysłanymi, aby zaszkodzić jedynemu królewskiemu dziedzicowi Galaluny. Ta niezwykła trójka dokłada wszelkich starań, aby przetrwać życie w szkole średniej, jednocześnie ratując planetę i siebie przed falą międzygalaktycznych ataków. Kiedy nadchodzi czas bitwy, Octus aktywuje program obrony sym-bionicznej, a Ilana, Lance i Octus łączą siły, aby stworzyć spektakularnego cyber-giganta Sym-Bionic Titan.