스페이스 고지라를 물리치고 1년 뒤, 고지라와 리틀 고지라가 살던 버스 섬이 갑자기 소멸하고 둘도 모습을 감춘다. 얼마 안 지나 몸이 불타오르는 고지라가 홍콩에 나타난다. 버스 섬이 폭발하면서 그 지하에 있던 천연 우라늄의 영향으로 고지라 체내가 불안정하게 변해 언제 핵폭발할지 모르는 상태가 된 것임이 판명된다. G-FORCE는 슈퍼 X-3 등을 동원하여 고지라를 얼리고 최대한 폭발을 막아보려고 한다. 한편, 국립물리연구소의 이쥬인 켄사쿠는 이상한 미생물들을 발견한다. 아주 먼 옛날 지구에 산소가 없던 시절에 나타났던 미생물들이 초대 고지라를 죽인 옥시전 디스트로이어의 영향을 받아 진화한 데스토로이아였다. 데스트로이아는 연구실을 탈출해 하수구를 통해 시나가와 수족관으로 흘러들어간다. 이윽고 수족관에서는 물고기들이 뼈만 남고 산화하는 사건들이 일어난다. 데스토로이아는 수족관을 중심으로 점점 성장해나간다. G-FORCE는 데스토로이아가 냉동에 약하다는 것을 알아채고 메이서를 동원해 집중 공격한다.

해운대 토박이 만식은 연희를 좋아하면서도 자신의 마음을 숨길 수 밖에 없다. 그러던 어느 날, 만식은 오랫동안 가슴 속에 담아두었던 자신의 마음을 전하기로 결심하고 연희를 위해 멋진 프로포즈를 준비한다. 한편 국제해양연구소의 지질학자 김휘 박사는 대마도와 해운대를 둘러싼 동해의 상황이 5년전 발생했던 인도네시아 쓰나미와 흡사하다는 엄청난 사실을 발견하게 된다. 그는 안전하지 않다고 수차례 강조하지만 그의 경고에도 불구하고 재난 방재청은 지질학적 통계적으로 쓰나미가 한반도를 덮칠 확률은 없다고 단언한다. 그 순간에도 바다의 상황은 시시각각 변해가고, 일본 대마도가 내려 앉으면서 초대형 쓰나미가 생성된다. 한여름 더위를 식히고 있는 수백만의 휴가철 인파와 평화로운 일상을 보내고 있는 부산 시민들, 그리고 이제 막 서로의 마음을 확인한 만식과 연희를 향해 초대형 쓰나미가 시속 800km의 빠른 속도로 밀려오는데...

현장 요원들의 임무 수행을 돕는 CIA의 내근 요원 수잔 쿠퍼(멜리사 맥카시). 외모, 임무 수행 등 완벽한 최고의 요원 브래들리 파인(주드 로)의 파트너로 임무를 수행을 하던 중, 핵무기 밀거래를 추진하는 마피아들에게 CIA 현장 요원들의 신분이 모두 노출되는 사건이 발생한다. 마피아들이 모르는 내근 요원 수잔은 CIA의 최대 위기를 극복하고 핵무기의 밀거래를 막기 위해 현장에 투입된다. 그러나, 그녀를 못 믿는 ‘자칭’ 최고의 요원 릭 포드(제이슨 스타뎀)가 그녀와 별개로 임무를 수행하면서 그녀의 미션은 위기에 직면하게 되는데…

대한민국 관측 역사상 최대 규모의 백두산 폭발 발생. 갑작스러운 재난에 한반도는 순식간에 아비규환이 되고, 남과 북 모두를 집어삼킬 추가 폭발이 예측된다. 사상 초유의 재난을 막기 위해 전유경은 백두산 폭발을 연구해 온 지질학 교수 강봉래의 이론에 따른 작전을 계획하고, 전역을 앞둔 특전사 EOD 대위 조인창이 남과 북의 운명이 걸린 비밀 작전에 투입된다. 작전의 키를 쥔 북한 무력부 소속 일급 자원 리준평과 접선에 성공한 인창. 하지만 준평은 속을 알 수 없는 행동으로 인창을 곤란하게 만든다. 한편, 인창이 북한에서 펼쳐지는 작전에 투입된 사실도 모른 채 서울에 홀로 남은 최지영은 재난에 맞서 살아남기 위해 고군분투하고 그 사이, 백두산 마지막 폭발까지의 시간은 점점 가까워 가는데…

또 다시 빈배로 돌아갈 수 없는 안드레아 게일호의 선장 빌리 타인(조지 클루니), 새 삶을 위해 목돈이 필요한 바비(마크 윌버그) 등 삶의 막다른 골목에 이른 어부들은 안드레아 게일호를 타고 먼 바다로 나서는데, 그때부터 바다 위에는 마치 인간의 오만을 용서하지 않는다는 듯 엄청난 파괴력을 지닌 폭풍 그레이스가 몰려오기 시작하고...

국제테러범 야파가 검거되고 10일 후 영국의 한 호텔이 폭파된데 이어 민간 비행기가 테러범들에 의해 장악된다. 이에 정보분석가 그랜트 박사는 테러범들의 두목 나지 핫산이 신경가스 DZ-5를 가지고 있을 가능성이 높고, 그럴 경우 여객기 몸체가 곧 핵폭탄과 같다는 의견을 낸다. 이에 테러리스트 전담 특전단의 지휘관 오스틴 트래비스는 군사기에만 테스트해 보았던 공중 도킹술을 이용, 비행기 내부에 잠입하자는 의견을 내고 도킹 전문가 케이힐과 그랜트 박사의 동행을 요청한다. 그리고 실험용 스탤스기에는 특전요원 레스 캐피, 루이 베이커와 케이힐, 그랜트 박사, 오스틴 중령이 탑승하고 임무에 돌입한다.

샌 안드레아스 단층이 마침내 끊어져 규모 9의 강진이 발생하자 구조헬기 조종사 드웨인 존슨은 사이가 멀어진 아내와 함께 외동딸을 구하기 위해 최악의 상황 속으로 뛰어든다. 세상이 무너지는 마지막 순간, 당신은 어디에서 누구와 함께 할 것인가!

워싱턴포스트지의 정치부 기자 존은 명석한 두뇌와 특유의 직감으로 종횡무진 사건을 추적하는 촉망받는 기자다. 부와 명성 그리고 사랑스런 아내까지 모든 것을 다 가진 존은 스스로 행복한 남자라고 생각한다. 그러던 어느 날 함께 새집을 마련하러 다니던 아내가 의문의 자동차 사고로 죽게 된다. 실의에 빠진 존은 우연히 그녀가 죽기 직전 한 말을 떠올리게 된다. "당신은 사고 나기 전에 그걸 못 봤죠, 그렇죠? " 존은 아내가 남긴 이 한마디를 떨치지 못하고 그녀의 유품을 정리하던 존은 병원에서 혼수상태이던 그녀가 그린 이상한 그림을 발견한다. 나방모양의 형상을 한 귀신같은 것을 그려놓은 그녀의 스케치북을 본 존은 혼란에 빠진다. 그리고 2년 후, 존은 아내의 죽음, 이상한 그림과 관련한 사건과 다시 만나게 된다.

로스 엔젤레스의 상수도국 점검반 일행이 지하 상수도 점검 중 분사체로 발견되는 기이한 사건이 보고된다. 사고 조사에 착수한 L.A 경찰국 조사반은 사고 지역에서 뜨거운 열기와 함께 용암 분출의 징후를 발견하고 상부에 보고한다. L.A시는 긴급 비상대책위원회를 소집하고 마이크 로크(토미 리 존스)를 중심으로 사태 수습에 들어간다. 그러나 이미 화산 활동은 시작된 후이고 L.A는 일대 혼란의 위기와 큰 재앙의 위험에 놓이게 된다. 화산의 폭발로 용암은 번화한 L.A의 중심가로 흘러내리고 화산재는 도시를 뒤덮는다. 로크는 100여대의 소방차와 20여대의 헬기를 이용하여 용암의 흐름을 1차 저지선까지 차단하는데 성공한다. 그러나 용암은 지하철의 선로를 따라 계속 진행하여 30분 후면 지하철이 끝나는 지점에서 용암의 대분출이 예상된다는 지질학자 에이미 반즈(앤 헤이치)의 말을 전해 들은 로크 대책 위원장은 에이미 박사의 도움으로 바다와 연결된 수로와 지하철의 끝나는 부분을 인공적으로 연결시켜 용암을 바다로 흘려 보낸다는 계획을 세운다.

고대 마야 문명에서부터 끊임없이 회자되어 온 인류 멸망. 2012년, 저명한 과학자들은 오랜 연구 끝에 실제로 멸망의 시기가 다가오고 있음을 감지하고 각국 정부에 이 사실을 알린다. 그리고 곧 고대인들의 예언대로 전세계 곳곳에서는 지진, 화산 폭발, 거대한 해일 등 각종 자연 재해들이 발생해 그 누구도 막을 수 없는 최후의 순간이 도래한다. 한편, 이혼 후 가족과 떨어져 살던 소설가 잭슨 커티스(존 쿠삭)는 인류 멸망에 대비해 진행되어 왔던 정부의 비밀 계획을 알아차리고 가족과 함께 살아남기 위한 필사의 사투를 벌이는데…

미국 정부에선 인공지진으로 적을 공격하는 비밀 병기 데스티니 (D-E-S-T-I-N-Y)를 개발 한다. 그로 인해 지구 핵, 코어(CORE)의 회전이 멈추면서 지구엔 갖가지 기상 이변이 발생, 재난이 속출한다. NASA측은 대학에서 지구 물리학을 가르치는 조슈아 키스박사에게 현 상황에 대한 진단을 부탁하고 박사는 이런 상태라면 1년 안에 지구가 전멸할 것이라고 말한다. 인류가 살 수 있는 방법은 화성 크기의 지구 핵을 다시 회전 시키는 방법 밖에 없다는 결론 끝에 미 정부와 NSA측은 6명의 전문가로 구성된 팀을 만들어 이들을 지구의 코어로 내려 보내는 프로젝트를 추진한다. 이 프로젝트의 핵심은, 코어에 들어가 핵 폭탄을 터뜨려서 지구 핵을 다시 회전 시킨 뒤, 그로 인해 발생될 거대한 충격파를 피해 지상으로 다시 귀환하는 것이었다. 그러나 몇 천도의 지열과 엄청난 압력 속을 뚫고 코어로 들어가는 여정엔 뜻 하지 않은 수 많은 변수가 이들을 기다라고 있었다. 그 와중에 대원들은 차례로 죽어가고, 짐스키는 지상 관제소에 프로젝트를 포기하겠으니 '데스티니' 프로그램을 가동하라는 최후통첩을 한다. '데스티니'로 인해 코어의 회전이 멈췄으니, '데스티니'로 다시 회전을 일으킬 수 있다는 이유. 지상에선 '데스티니'를 발사할 준비에 들어가지만, '버질'호의 남은 대원들은 이번 임무를 끝까지 이행 시키기로 결심한다.

악마의 공간이라 불리는 애팔래치아 광산. 메탄가스 유출로 늘 걱정과 공포에 시달리지만 광부들은 오늘도 기도와 함께 갱도로 들어간다. 본격적인 석탄 채굴과 함께 이상 징후가 발생하고 대피할 시간도 없이 폭발과 함께 무너져버린다. 게다가 침수까지 발생하고 산소는 단 1시간 밖에 없는데… 사상 최악의 광산 폭발 재난, 살아남기 위한 그들의 사투가 시작된다!

태양에서 갑자기 터져 나온 역사상 최대 규모 태양풍 강타로 지구가 화염에 휩싸이게 될 위험에 처하자, 인류를 구하기 위해 우주 전문가들이 나선다. 유일한 방법은 핵무기로 북극의 빙하를 터트려 대량의 수분과 수증기를 대기 중으로 방사해 태양풍의 화염을 멈추는 것. 과학자들이 가능한 방법을 찾고 있을 즈음 태양이 연쇄적으로 방출한 코로나 물질에 군사 위성이 파괴되고 북극해 근해에서 훈련 중이던 러시아와 미국 핵잠수함이 본부와 통신이 끊기게 되어 순식간에 군사적 위기 상황으로 발전한다. 이 상황을 해결하기 위해 ‘루카스’ 박사는 북극해로 날아가 평소 친분이 있던 러시아 잠수함 사령관을 설득해 탑승을 시도한다. 지구의 하늘이 점점 불바다로 변해가고 뉴질랜드가 큰 피해를 입는 등 시간이 얼마 남지 않은 상황에서 빨리 핵미사일을 발사해 지구 멸망을 막아야 하는데...