Sirens of Titan raconte l’histoire du vaste voyage de Malachi Constant, l’homme le plus riche de la Terre, de la Terre à Mars en passant par Mercure, de retour sur Terre et enfin jusqu’à Titan, une lune de Saturne. En cours de route, Constant est apparemment manipulé et contrôlé par Winston Miles Rumfoord, un aristocrate américain dont l’existence a été dispersée à travers le temps et l’espace après avoir volé dans une région déformée du système solaire lors d’un vol spatial vers Mars. Rumfoord construit une petite civilisation sur Mars et la mène dans une mission suicidaire visant à s’emparer de la Terre en prélude à l’introduction d’une nouvelle religion sur Terre qui enseigne que Dieu est complètement indifférent au bien-être de l’humanité. Il utilise Constant comme figure symbolique de cette foi et humilie son ancienne épouse, Béatrice, dans un grand spectacle au cours duquel ils sont tous deux exilés sur Titan avec leur fils, Chrono. Une fois sur Titan, ils apprennent d’un extraterrestre appelé Salo que même Rumfoord a été manipulé dans le cadre d’un projet beaucoup plus vaste dans le but apparemment modeste de fournir à Salo une pièce manquante pour son vaisseau spatial.
Winston Niles Rumfoord, après avoir envoyé son vaisseau spatial privé dans ce qu’on appelle un infandibulum chrono-synclastique, a vu son existence s’étendre dans une spirale à travers le temps et l’espace. Cela l’amène à se matérialiser et à se dématérialiser à différents endroits du système solaire à intervalles réguliers. L’un de ces endroits se trouve dans son grand domaine à Newport, Rhode Island, où vit sa femme, Beatrice Rumfoord. Ces matérialisations sont connues du public, mais personne n’a jamais été autorisé à en être témoin jusqu’à présent. L’homme le plus riche du monde, le playboy Malachi Constant, a été invité à rencontrer Rumfoord à la demande spécifique de celui-ci.
La rencontre de Constant avec Rumfoord est inquiétante. Rumfoord, qui peut lire dans les pensées et voir dans le passé et le futur, dit à Constant que lui et Béatrice auront un enfant ensemble sur Mars, et que Constant voyagera de Mars à Mercure, puis reviendra brièvement sur Terre avant de se retrouver sur Titan. . Rumfoord dit à Constant qu’il y a de belles femmes sur Titan et lui donne une photo de trois d’entre elles. Constant les trouve magnifiques. Ce sont les sirènes de Titan.
Incapables d’accepter les prédictions de Rumfoord, Béatrice et Constant font tout ce qui est en leur pouvoir pour les empêcher de se réaliser. Mais cela ne sert à rien. Constant perd bientôt toute sa richesse car sa stratégie d’investissement auparavant incroyablement chanceuse lui fait défaut. Constant suit la méthode bizarre de son père, qui a fondé la société Magnum Opus, qui a rendu Constant si riche. Son père, Noel, écrivait simplement les lettres de la première phrase de la Bible de Gédéon par paires, puis investissait dans des sociétés portant les mêmes initiales. A sa mort, Constant continue la même méthode, qui fonctionne un temps mais le conduit à la ruine. Face à la faillite et à de nombreux procès, lorsque deux recruteurs martiens lui proposent un poste d’officier dans l’armée martienne qui s’apprête à envahir la Terre, Constant saute sur l’occasion.
Béatrice est également confrontée à la ruine financière et est obligée de vendre le domaine. Les deux acheteurs sont en réalité les mêmes recruteurs martiens qui ont convaincu Constant de les rejoindre. Ils trompent Béatrice sur leur vaisseau et partent pour Mars. Ni Béatrice ni Constant ne savent que l’autre est à bord. Béatrice est enfermée dans sa chambre pendant le voyage et le fanfaron Constant apprend seulement qu’une belle femme est dans la pièce. Une nuit, Constant obtient la clé de la chambre et y entre. Il viole Béatrice dans le noir, surpris de découvrir ensuite qui elle est. Ainsi, la première des prédictions de Rumfoord semble en passe de se réaliser.
Sur Mars, chacun d’eux voit sa mémoire effacée et des antennes de contrôle implantées. Constant s’appelle désormais Unk et est un soldat de l’armée martienne. Il est contraint de participer à l’exécution d’un autre soldat nommé Stony Stevenson, qui, à l’insu de Constant, est en fait son meilleur ami. Sa mémoire a été effacée à plusieurs reprises alors qu’il était sur Mars parce qu’il semble être capable de bien se souvenir. Béatrice, désormais appelée Bee, a un enfant, un garçon nommé Chrono. Elle devient enseignante.
Alors que l’armée martienne est mobilisée pour envahir la Terre, Constant s’enfuit pour retrouver Bee et Chrono. Il parvient à les retrouver, mais est bientôt capturé par la police militaire et emmené dans le vaisseau spatial qui doit le transporter, lui et un autre soldat nommé Boaz, aux combats sur Terre. Alors qu’ils s’apprêtent à décoller, Rumfoord se révèle à eux. On apprend que Rumfoord est le cerveau derrière l’invasion. Il raconte à Constant l’histoire de sa venue sur Mars et les circonstances de la grossesse de Bee et de la naissance de Chrono. Constant, dont la mémoire a été effacée, ne se rend pas compte que l’histoire parle de lui-même.
L’invasion martienne est une plaisanterie. Les forces sont dispersées à travers le monde et sont terriblement sous-armées. Ils sont massacrés par les Terriens, qui commencent à avoir honte de ce qu’ils ont fait. Dans cette culture de la honte, Rumfoord introduit sa nouvelle religion.
Pendant ce temps sur Mars, le navire décolle avec uniquement Boaz et Constant et une importante réserve de provisions. Il n’a cependant pas été programmé pour aller sur Terre. Au lieu de cela, il les livre dans les grottes profondes de Mercure, où ils vivent isolés pendant trois ans jusqu’à ce que Constant découvre le secret pour tromper le système de navigation du navire et le faire sortir des grottes. Boaz choisit de rester sur Mercure, après avoir trouvé un but en prenant soin des simples créatures qui vivent dans les grottes.
Le vaisseau de Constant le ramène sur Terre. Il constate qu’il est attendu. Alors qu’il était dans les grottes de Mercure, Rumfoord a construit sa nouvelle religion sur Terre, une religion qui enseigne que Dieu est indifférent au sort de l’humanité et que la chance n’est pas une véritable force de la nature ou la main de Dieu. La religion donne également un exemple négatif de Malachie Constant en tant que symbole de quelqu’un qui s’imaginait avoir de la chance et ne faisait rien de bon avec sa fortune. Rumfoord a prophétisé le retour de Constant sur Terre, l’appelant le Space Wanderer. Constant atterrit dans un cimetière et est immédiatement salué comme le Space Wanderer promis. Il est transporté au domaine de Rumfoord au moment où Rumfoord est sur le point de se matérialiser à nouveau.
Rumfoord a préparé un grand spectacle pour le Space Wanderer et des foules immenses attendent son arrivée. À l’extérieur du domaine, Bee et Chrono sont devenus des vendeurs de souvenirs destinés à la foule religieuse. Rumfoord rassemble Constant, Bee et Chrono devant la foule et les humilie en révélant à tous leur véritable identité. Il leur demande immédiatement de monter dans un vaisseau spatial sur une haute colonne du domaine qui les exilera, ce qu’ils font. Avant de partir, Rumfoord porte un dernier coup à Constant en lui disant la vérité sur l’exécution de Stony Stevenson, dont Constant avait espéré qu’il était encore en vie quelque part. C’est Constant lui-même qui a tué Stony, lui dit Rumfoord.
Tous les trois sont transportés par avion vers Titan, une lune habitable de Saturne. Là, ils rencontrent à nouveau Rumfoord, qui se matérialise en permanence sur Titan, où il a construit un palais sur une grande mer. Titan est également habité par une créature nommée Salo, une machine dont le vaisseau y est abandonné depuis 200 000 ans. Rumfoord leur révèle que toute l’histoire de l’humanité a été dirigée par les habitants de Salo sur la planète Tralfamadore, capables d’exercer leur influence sur de vastes distances. L’objectif principal de cette orientation est de produire une seule petite pièce de rechange en métal pour le vaisseau spatial de Salo. Cette pièce a maintenant été livrée. Il s’agit de la pièce porte-bonheur de Chrono, un morceau de métal lisse qu’il a ramassé lorsqu’il était enfant sur Mars.
Rumfoord disparaît alors, le centre de son existence s’étant déplacé vers un autre endroit de l’univers. Salo, qui en est venu à aimer Rumfoord, se démantèle dans le chagrin. Béatrice emménage au palais et passe ses derniers jours à écrire. Chrono se rend dans les bois de Titan et va vivre avec les oiseaux bleus géants du Titanic qui planent dans les cieux. Il n’y a aucun autre humain sur Titan. Les belles femmes sur la photo que Rumfoord a donnée à Constant au début de l’histoire se révèlent être des sculptures réalisées par Salo alors qu’il passait des millénaires à attendre la pièce de rechange.
Constant vit paisiblement sur les terres, rendant occasionnellement visite à Béatrice au palais. Il réassemble Salo, qui utilise la pièce de rechange pour réparer son vaisseau. Lorsque Béatrice meurt enfin, Salo propose de ramener Constant sur Terre. Constant accepte. Salo l’emmène à un arrêt de bus à Indianapolis par une froide nuit d’hiver. Avant de le laisser partir, Salo hypnotise Constant pour que lorsqu’il est sur le point de mourir, il imagine qu’il retrouve son ami Stony. Constant s’assoit à l’arrêt de bus et ne se relève plus jamais. Il meurt de froid, mais avant de mourir, il voit Stony venir l’emmener au paradis.