地球正处于灭绝状态，30万名未感染病毒的幸存者得以登上名为“方舟”(Ark)的飞船，它将把他们带到一个名为“新地球”(New Earth)的新殖民地。诺亚假扮一名基层人员躲在方舟上，而他怀孕的女友海莉则以乘客身份登船并进入冷冻舱冬眠，直到抵达目的地。
机械师克雷是因反抗命令而被降级的战场英雄，他担任诺亚的清洁工指导人，时常和酒鬼同伙时常混在一块并私自酿酒，诺亚也与他们结识。机械师布鲁和谢帝被外星生物寄生，使奥特佳被布鲁杀死。在杀掉布鲁后，克雷、诺亚、提克、钱柏丝与斯坦利司令开始追查外星生物的来源。钱柏丝发现诺亚是偷渡者，让斯坦利怀疑他，但布鲁和奥特佳等人在停尸房如丧尸般复活，众人逃脱，斯坦利被杀害并感染。
即使子弹和火都没法杀死感染者，诺亚决定利用通风管道通往冷冻舱室，唤醒方舟舰长基尔南·亚当斯上将，同时也是海莉的父亲。提克承认，他应对所发生的一切负责，实际上是反对新地球再造的强硬派革命者。感染者袭来时提克被杀死，克雷和钱柏丝持枪反抗。基尔南带领一群士兵攻击感染者，但仍不敌攻势，基尔南最终利用手榴弹自爆的方式与敌方同归于尽。诺亚发现利用一种强力清洁剂能杀死感染者，众人将火枪改造成能喷射出清洁剂成分的蓝色火焰。但克雷发现，感染者的尸块正在重组，成为一只更强大的突变体怪物。突变体怪物操控众多感染者进入反应堆房间，使飞船开始加速。
诺亚将海莉从冷冻舱中唤醒。突变体怪物杀死了钱柏丝并打倒了克雷，诺亚让海莉进入逃生舱并启动发射程序，然后自行持枪攻击怪物，怪物受到猛烈攻击后失去行动力。正当诺亚试图离开时，还活着的克雷给他发消息。诺亚与海莉搭著逃生舱离开，克雷利用自毁程序炸毁了整艘方舟。
诺亚和海莉到达了新地球，但是当他们从逃生舱出来时，诺亚发现了另一名被感染的小女孩，并且在远处还有一个巨大的怪物。最后诺亚决定持枪杀光它们。
