Filmen skildrer Alexia (Agathe Rousselle), der som barn bliver hårdt såret i en bilulykke og får indopereret en titaniumplade i hjernen. Som ung har hun udviklet sig til en slags seriemorder, men under en flugt fra myndighederne ændrer hun sit udseende og påstår at være den forsvundne søn af en traumatiseret brandmand (Vincent Lindon). Snart eskalerer alting ud af kontrol, og TITANE udvikler sig til noget, som med garanti aldrig tidligere er set på film...