东京湾水隧轰然巨响、大水灌入，突发原因不明的崩塌事件。首相官邸召集阁僚开紧急会议，大多认为“原因是地震、海底火山”，看过网络目击影片的内阁官房副长官矢口兰堂（长谷川博己）指出海中可能栖息巨大生物，内阁总理大臣辅佐官赤坂秀树（竹野内丰）及周围的人对矢口意见皆付之一笑。其后，在海上巨大不明生物现身，惊慌失措的政府相关人员收集情报追踪之际，巨大生物登陆镰仓沿路破坏建物前进，日本政府因应设置紧急对策本部下达防卫出动命令，美国国务院则派遣总统特使加代子·安·派特森（石原聪美）关切，面临未曾有的威胁，不仅日本、世界也注视其动向。自卫队与称作“哥斯拉”的巨大生物在川崎市展开大决战，究竟人类是否抵御得了这远远超出所知的“完全生物”。

1959年，美国马塞诸塞州列辛顿威廉道斯小学，该校即将迎来校庆日，小女孩露辛达•安伯利（Lara Robinson 饰）提出的创意为校长所采纳。校庆日时，学生们将画下自己对未来的设想，并集中放入金属时间囊中埋入地下，准备50年后重新开启。校庆日之后，举止怪异的露辛达用鲜血在墙上写下奇怪文字，并向老师提出警告。
2009年，威廉道斯小学再次迎来校庆日，被埋藏地下50年之久的时间囊重见天日。小男孩凯勒（Chandler Canterbury 饰）得到露辛达的信，上面没有任何图画，整页布满毫无规律可言的数字。凯勒的父亲约翰（尼古拉斯•凯奇 Nicolas Cage 饰）夜晚研究这些数字，竟发现这是一组具有预言性的密码。文中的数字清楚记录了世界上过去50年所发生的各种灾难。除此之外，这组数字还包括了接下来将发生的重大灾难……

发现一颗巨大的陨石正朝地球方向奔来，并将于十八日内撞上地球时，美国太空总署想出阻止该陨石与地球相撞造成人类毁灭的办法：派人登陆陨石的表面，钻洞贯穿至陨石的地心，放入核弹引爆。但这一切必须要在十八日内完成。
钻油井工头（布鲁斯•威利斯）被委以重任，而他的下属（本•阿弗莱特）恰也是其女儿（丽芙•泰勒）的男朋友，此次任务能否成功完成，关系到女儿下半辈子的幸福。为此，他和下属接受了太空总署的高强度的训练，以期一夜之间从打井工人变成救世英雄。

美国气候学家杰克（丹尼斯•奎德 Dennis Quaid 饰）认为，温室效应正在引发地球的大灾难，北极冰川的融化，会让地球回到冰河世纪那样的劫难。他的提醒并没有引起美国当局的重视，一切都已经太晚：飓风、冰雹、洪水、冰山融化、极度严寒，一系列的地球巨变引发了一场不可挽救的灾难。美国政府组织北纬30度的民众转移到赤道周围，场面一片混乱。更糟糕的是，杰克的儿子，正困在曼哈顿的图书馆里，靠烧书生火来维持体温。大家怎样才能逃过这场灭顶的灾祸？冰天雪地的地球何时才能回暖？

1912年4月10日，号称 “世界工业史上的奇迹”的豪华客轮泰坦尼克号开始了自己的处女航，从英国的南安普顿出发驶往美国纽约。富家少女罗丝（凯特•温丝莱特）与母亲及未婚夫卡尔坐上了头等舱；另一边，放荡不羁的少年画家杰克（莱昂纳多·迪卡普里奥）也在码头的一场赌博中赢得了下等舱的船票。
罗丝厌倦了上流社会虚伪的生活，不愿嫁给卡尔，打算投海自尽，被杰克救起。很快，美丽活泼的罗丝与英俊开朗的杰克相爱，杰克带罗丝参加下等舱的舞会、为她画像，二人的感情逐渐升温。
1912年4月14日，星期天晚上，一个风平浪静的夜晚。泰坦尼克号撞上了冰山，“永不沉没的”泰坦尼克号面临沉船的命运，罗丝和杰克刚萌芽的爱情也将经历生死的考验。