年轻女子米歇尔（玛丽·伊丽莎白·温斯特德 Mary Elizabeth Winstead 饰）不久前刚和男友发生争吵，她夜晚驾车奔驰在黑暗的公路上，突然遭遇严重车祸昏迷过去。当她再度醒来时，发现自己被绑住手脚，关在一个密闭的空间里。少顷，一个健硕冷峻的男子霍华德（约翰·古德曼 John Goodman 饰）走了进来。军人出身的霍华德声称地球刚刚遭遇可怕的生化危机，地球人几乎灭亡殆尽。他在数年前未雨绸缪修建了这个设备、资源齐全的避难所，只为生存下去。避难所内，除了霍华德、米歇尔外，还有另外一个年轻男子埃米特。米歇尔对霍华德的说辞半信半疑，她坚信自己遭到了变态狂的拘禁。
真相究竟为何？威胁无处不在……

故事发生在1820年的冬天，一条名为埃塞克斯号的捕鲸船航行在广袤的南太平洋，让所有船员们都没有想到的是，此时的海底，潜伏着一条拥有着高超智商和强烈的复仇意识的鲸鱼，正准备执行它的复仇计划。
很快，捕鲸船就遭到了鲸鱼三番五次的猛烈进攻，脆弱的船身在体型庞大的鲸鱼的撞击下很快就变得支离破碎，船员们伤亡惨重。包括大副欧文（克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰）、船员尼克森（汤姆·赫兰德 Tom Holland 饰）、马修（希里安·墨菲 Cillian Murphy 饰）在内的一群幸存者们挤在小船上，在茫茫大海中漂泊了90天。在这90天里，人间地狱的景象在小船中轮番上演。

为了纪念早逝的母亲，南希（布蕾克·莱弗利 Blake Lively 饰）来到了那片对于母亲来说有着别样意义的沙滩，准备在此进行一场冲浪运动。幽静的环境，清澈的海水，温暖的阳光，活跃的水鸟，南希深深觉得这里是上帝赐予她和母亲的福地。
在冲浪途中，南希意外发现了一头遭到鲨鱼攻击而不幸死亡的鲸鱼尸体，这不祥的一幕预示了她即将要面对的可怕经历。尸体的气味吸引了鲨鱼远道而来，南希遭到了鲨鱼的攻击，大腿受伤，挣扎之下，南希爬到了一块露出海面的礁石之上，在这里等待着不知从何而来的救援。更糟糕的是，这块礁石随着潮水的到来很快就要被淹没，这也就意味着，到那时，南希将彻底陷入鲨鱼的血盆大口之中，无处可逃。

深邃浩瀚的外层空间，蔚蓝的地球与深不见底、漆黑一片的宇宙形成鲜明对比。一台隶属美国的空间站，数名宇航人员正进行太空漫步，对所属卫星做着例行检查。初上太空的瑞安·斯通博士（桑德拉·布洛克 Sandra Bullock 饰）在经验丰富的宇航员麦特·科沃斯基（乔治·克鲁尼 George Clooney 饰）的协助下，有条不紊地检查每一个部件。此次是科沃斯基退休前的最后一次飞行，他幽默风趣地活跃着团队的氛围。就在此时，休士顿总部传来骇人消息，不久前行将废弃俄罗斯卫星被导弹击毁，碎片以超过子弹的速度在地球轨道上散开，并意外击中其他卫星，引起连锁反应制造了新的碎片。
瑞安一行遭到碎片重创，有的同伴不幸身亡，而她和科沃斯基失去控制坠入宇宙深处。幸存的二人不得不彼此信赖，拼尽全力朝向故土前进……