2012年，人类被不知名病毒感染，纽约成为一座空城。Robert Neville（Will Smith 饰）是为军方服务的科学家，也是对病毒有免疫力的幸存者。白天，他带着狗Sam在街道上寻找食物，用广播寻找幸存者，在实验室里研究治愈病毒的方法；晚上，他只能躲在屋子里，因为那些感染病毒而没有死亡的人们，成为了“夜魔”只能夜晚出来活动，丧失理智，会攻击所有的人。
某天，Sam也感染病毒死去，Robert Neville陷入了前所未有的孤独。当他准备和“夜魔”们同归于尽的时候，另外一个幸存者Anna(Alice Braga 饰)救了他。Anna相信山上的隔离区还有幸存者，但是固执的Robert Neville却坚持守在纽约。
又一个晚上，“夜魔”攻击Robert Neville的住所，此时他的研究已经获得成功，但是只有坚持到天亮，人类才能得以延存。

为军方研究生化武器的安布雷拉公司在浣熊市地下设有巨大的研究中心——蜂巢，由于一次意外事故导致可通过空气传播的生化武器泄露，负责蜂巢安保的电脑系统“红色女王”启动应急措施，却导致数百名工作人员罹难……四小时后，蜂巢安保人员爱丽丝（米拉·乔沃维奇 饰）在蜂巢出口醒来，并且因为催眠气体而失忆。一支受命关闭红色女王的特种小队来到此处，与爱丽丝、自称警察的安德森，以及蜂巢工作人员帕克斯组队深入地下。一行人因任务目标与红色女王冲突而先后遭遇保卫系统和丧尸的连番袭击，而爱丽丝渐渐恢复的记忆揭示了她与同行者非同一般的联系……