卡梅隆最终说服电影公司制造了一个770英尺的模型，几乎是真实尺寸90%的大小，这将节约不少后期特效支出。为此，他们需要建造一个史上最大的水箱，能够容纳大约1700万加仑的水量。由于考虑到投资回报率的问题，福克斯公司需要票房有保障的明星来担纲主角，但是故事两个主角的年龄只能是17岁和21岁，卡梅隆的选择确实非常有限。
罗丝这个角色（被卡梅隆描述为“奥黛丽·赫本”类型），他考虑过格温妮丝·帕特洛、克莱尔·丹尼斯和《闻香识女人》里的加布里埃尔·安瓦尔，而克里斯·奥唐纳和马修·麦康纳被认为是杰克的最佳人选。（杰克，被卡梅隆定义为年轻的吉姆·斯图尔特，带着点波西米亚风格的作家杰克·伦敦的范儿。）但卡梅隆认为他们年纪偏大，不适合这个角色，汤姆·克鲁斯表达了出演意愿，但由于薪酬要求过高，随即就被排除了。选角儿导演玛丽·芬后来推荐了莱昂纳多·迪卡普里奥和凯特·温丝莱特。
演一个17岁少女对于20岁的温丝莱特几乎到达极限，但是她在1994年《罪孽天使》里抢眼的表演让她进入了美国主流电影公司的视线范围，并且她丰满的身材更适合20世纪初的女性，而不是充斥着好莱坞的那些苗条女演员。同样，她还有一部作品是李安执导的《理智与情感》——她在这部即将上映的影片中饰演的角色将为她赢得奥斯卡金像奖的最佳女配角提名。
正在这个时候，里克·永恩询问莱昂纳多是否有兴趣扮演杰克，永恩预感这个大制作影片会突破票房纪录，这正是他非常希望他的艺人能得到的。无论如何，莱昂纳多是有一定的票房号召力和说服力的。
“他拿我开玩笑说，‘这不可能。’”永恩回忆莱昂纳多对这个剧本的反应。对于莱昂纳多来说，这个角色没有任何所谓的亮点——比如没有海洛因，没有愤怒的诗歌，没有精神病，什么都没有。引起他兴趣的，也就是凯特·温丝莱特赢得了罗丝这个角色，但温丝莱特的参与，并没有让莱昂纳多确定参演。
温丝莱特回忆：“遇到导演之后，我读了故事简介，觉得非常棒。1995年12月的时候我遇到他，当时他筹备这部电影已经有一年半了。我读了这个故事之后感动得落了泪，决定接拍这部电影，我鼓起勇气打电话给他说，‘我要出演这部戏，给我这个机会吧，亲爱的！’对我来说这是一个爱情故事，它绝不是关于沉船的，也绝不仅仅是另一部关于泰坦尼克号的电影。对于我来说，这个感人的故事恰好发生在这艘船上，我认为这个角色非我莫属，永远永远。”
温丝莱特飞往洛杉矶试镜，尽管她的表现给卡梅隆留下深刻印象，但导演表示还想观望一阵。失望之至，她给卡梅隆寄了一支玫瑰，并附上一张写着“来自你的罗丝”的卡片。她还不断打电话跟他沟通，“导演，你不明白啊！”……有一天她用手机打电话给卡梅隆的时候，他正在开车。“我就是那个罗丝！不用找了，我不明白为什么你到现在还在看其他人！”
听闻导演考虑让莱昂纳多饰演杰克时，作为铁杆粉丝的她非常兴奋。“我的天啊，我多么希望莱昂纳多演这个角色。”她对卡梅隆说，如果最终她不能演女一号，那也请一定保证莱昂纳多能出演男一号。
莱昂纳多能够理所当然地被考虑进去，是因为卡梅隆把目光集中在年轻明星群体上。但实际上，一开始这位加拿大导演并不是很确定他就是最佳人选。
