“毕德曼慧星”正朝着地球飞奔而来，给人类致命一击。当局紧急行动，研究出一个最佳方案——由宇航员坦纳（罗伯特·杜瓦尔 Robert Duvall饰）驾驶“弥赛号”飞船飞往慧星，把预先准备好的核弹放置到慧星上面引爆，以令它化成碎片或是改变轨道。坦纳英勇地完成了任务，却发现并没有取得预期效果。慧星碎成了一大一小两部分，向地球步步逼近。
　　当局迅速采取最后的行动，用“诺亚方舟”计划保住包括人类在内的一些地球物种。这是一个秘密的地下庇护所，只有少数的人可以在这里避开大劫难，等灾难散尽后方重建世界。较小的那部分慧星已经撞向地球，引发山崩地裂，一片世界末日的景象。而跟随其后的大慧星给地球带来的毁灭程度，将远远超乎人们想象，力挽狂澜的人类进入了倒数时刻。

　　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……

　　难得一见的流星雨即将在俄罗斯上空出现，青年男女们兴奋非常，纷纷走上街头见证着历史性的一刻。美丽女孩尤利娅（伊琳娜·斯达森保姆 Irina Starshenbaum 饰）不顾身为军官的父亲的反对，执意和特姆（亚历山大·佩特罗夫 Alexander Petrov 饰）交往。在流星雨来的这天，他们躲在一隅偷欢，却不知莫大的危机正在袭来。一艘外星飞船遭到意外，结果又被俄罗斯空军击中。它在迫降的过程中给莫斯科造成毁灭性的打击，而尤利娅的闺蜜也在灾难中丧生。在此之后，尤利娅和朋友们闯入禁区，遭遇了外星人。阴差阳错，她决定救治受重伤的外星飞行员汉克（林奈·穆罕默托夫 Rinal Mukhametov 饰），而特姆等憎恶外星人带来的灾难，对汉克恨之入骨。
　　跨越时空的爱情在此过程中产生……

　　在并不遥远的未来，太阳急速衰老与膨胀，再过几百年整个太阳系将被它吞噬毁灭。为了应对这场史无前例的危机，地球各国放下芥蒂，成立联合政府，试图寻找人类存续的出路。通过摸索与考量，最终推着地球逃出太阳系的“移山计划”获得压倒性胜利。人们着手建造上万台巨大的行星发动机，带着地球踏上漫漫征程。满腔赤诚的刘培强（吴京 饰）和韩朵朵（王智 饰）历经层层考验成为航天员大队的一员，并由此相知相恋。但是漫漫征途的前方，仿佛有一股神秘的力量不断破坏者人类的自救计划。看似渺小的刘培强、量子科学家图恒宇（刘德华 饰）、联合政府中国代表周喆直（李雪健 饰）以及无数平凡的地球人，构成了这项伟大计划的重要一环……
　　本片根据刘慈欣同名科幻小说改编。

　　吞食星体的外星巨物破空而来，地球的命运岌岌可危。人类被迫进入地下城生活，不愿像蝼蚁一样生存的人类经历了二十年制造出了反击巨物的终极武器。但在决战之日到来之前，巨物提前察觉到了危机，人类地下城遭到了破坏，而反击的唯一机会，此时就把握在了一个憎恨人类的少年手中，他是否能放下仇恨，拯救人类……