貝絲安霍夫（葛妮絲派特蘿 飾）剛從香港出差回國，但一直感到身體不適，原以為是因為時差問題而造成，沒想到兩天後，她驟逝於急診室。無法接受事實的丈夫（麥特戴蒙 飾）要求醫生給予解釋，醫生只能回答：「原因不明」。

不久之後，許多人開始出現同樣的症狀，剛開始就像是感冒一樣咳嗽和發燒，接著就是發作、腦出血致死。人與人無數的接觸，使得病毒不斷擴散，在明尼阿波里斯、芝加哥、倫敦、巴黎、東京和香港，全球各地的感染人數迅速增加，最後，一種全球流行病終於爆發！

同時，美國疾病管制暨預防中心，全體動員想趕在病原體繼續突變之際，趕快找到解救之道，副主任奇佛（勞倫斯費許朋 飾）為平息各地恐慌，他指派一名勇敢的醫生（凱特溫絲蕾 飾）進入疫區調查。 此時，世界衛生組織的莉奧諾拉歐蘭提博士（瑪莉詠柯蒂亞 飾），專程到香港並試圖透過人際網絡追出病毒的來源。隨著死亡人數激增，社會陷入無政府狀態，人們想盡辦法自保及保護所愛的人。

一名人氣部落格主（裘德洛 飾）宣稱，世人被蒙在鼓裡不知真相，又加劇比病毒本身流傳更快的全球恐慌和妄想。情況越來越失控，民眾也越來也恐慌，到底這種病毒會不會控制住呢?