«پیتر پارکر» (مگوایر) خود را از فعالیت‌های نجات بخش کنار کشیده و با زحمت درسش را در دانشگاه کلمبیا ادامه می‌دهد و کماکان به عنوان عکاسی نیمه وقت برای روزنامه‌ی «دیلی با گل» کار می‌کند. تا این که ناچار می‌شود برای مقابله با تهدیدات دانشمند دیوانه‌ای به نام «دکتر اکتاویوس» (مولینا) وارد عمل شود...
داستان فیلم روز پس از فردا دربارهٔ جک هال است که یک متخصص و کارشناس علم هواشناسی است. هال معتقد است که ظرف پنجاه تا صد سال آینده یک عصر یخ‌بندان جدید در انتظار ساکنان کُرهٔ خاکی است. او با دانشمندی بریتانیایی به نام تری راپسن آشنا می‌شود. آن دو به این نتیجه رسیده‌اند که «روز فاجعه» بسیار زودتر از آن تاریخی خواهد بود که هال پیش‌بینی کرده‌است…