지구 온난화를 연구하는 라이하트 박사(Harry Rheinhartdt:톰 콘티 분)와 핵잠수함 설계자 릭(Rick Postley: 스티븐 볼드윈 분), 그리고 고래학자 로라(Laura Dyson: 가브리엘 앤워 분)는 미 핵잠수함 포틀랜드호를 타고 북극으로 향한다. 그러나 학자들이 미니 잠수정인 마빈을 타고 탐사를 하던 도중, 포틀랜드호는 러시아 잠수정과 충돌하여 바다 밑으로 가라앉는다. 마빈에 있던 3명의 과학자들은 잠수함에 남아 있는 해군들을 구출할 계획을 세운다. 라인하트는 마빈을 타고 수면에 올라가 구조 신호를 보내려 하지만 수압을 견디지 못하고 폭발한다. 이제 남은 유일한 방법은 해군 쪽에서 원자로에 남아있는 전력을 가동하고 릭이 잠수함을 조정해 얼음을 깨고 수면 위로 올라가는 것이다. 그러나 원자로가 새어 유독 가스가 흘러 나오자 산소가 얼마 남지 않아 전 대원이 죽을 위기에 처한다. 이 때 함장 커쉬가 자신을 희생하여 가스가 새는 것을 막는다. 커쉬의 희생에도 불구하고 릭과 로라는 두터운 빙하를 깨지 못한다. 그러나 그 때 로라가 북극 고래의 소리를 듣게 된다. 고래를 따라간 그들은 얇은 얼음이 있는 곳을 발견하고 결국 위로 솟아오른다.