贝丝·埃姆霍夫（格温妮丝·帕特洛饰）结束香港出差回到明尼阿波利斯，突然感到身体不适，原以为只是时差问题，没想到病情急转直下，两天之后死在了医院的急诊室里。医生告诉她丈夫托马斯（马特·达蒙饰），妻子的死因不明。很快，类似的病例出现在全世界各大都市，先是咳嗽、发烧，接着昏迷、脑出血，最后无一例外都是死亡。从明尼阿波利斯到芝加哥，从伦敦到巴黎，从东京到香港，病毒跨越国界，通过最普通的人类日常接触，一传十、十传百，一天内有数以万计的人被感染，一场全球大瘟疫就此爆发，记者艾伦（裘德·洛饰）趁机散布对政府和医疗机构不利的舆论报道影响越来越严重。美国疾控中心的研究员们全体动员，希望在病毒突变之前，破解出它的生物学密码，与此同时，世界卫生组织工作人员利奥兰特斯（玛丽昂·歌迪亚饰）正努力寻找病毒传染到人类身上的起源，希望借此找到有用的疫苗 。