2002년 피츠버그에서 검시관으로 일하는 나이지리아 출신의 병리학자 베넷 오말루 박사(윌 스미스)는 50세 남자 마이크 웹스터(데이비스 모스)의 부검을 맡는다. 자신의 트럭에서 죽은 채 발견된 마이크는 프로 풋볼팀 ‘피츠버그 스틸러스’의 스타 플레이어 출신. 마이크의 뇌를 해부한 오말루 박사는 그가 경기 중에 뇌진탕에 버금가는 충격을 계속 받아왔고, 이로 인해 뇌가 손상되어 알츠하이머 비슷한 증세를 겪었음을 알게 된다. 오말루 박사는 ‘만성 외상성 뇌병증(CTE)'이라는 병명을 붙여 의학 학술지에 발표한다. 이후 오말루 박사는 자살한 풋볼 선수 테리 롱도 마이크와 동일한 증상이 있었음을 확인하는 한편 스틸러스의 팀 의사였던 줄리안 베일스 박사(알렉 볼드윈)를 통해 자신의 연구를 뒷받침하는 충격적인 사실을 전해듣는다. 위기를 느낀 미국 프로풋볼연맹 (NFL)은 연구 결과를 철회하라면서 오말루 박사를 협박하고, 그의 아내 프리마(구구 바샤-로)를 스토킹한다. 한계를 느낀 오말루 박사는 NFL과의 싸움을 포기하고 캘리포니아로 떠나는데...

다국적 법률 사무소에서 일하는 톰. 그는 회사에 의뢰된 큰 사건 두 가지중, 감비지 사건에 집중하려 하지만, 회사는 데닝 건을 처리하라고 독촉한다. 그러나, 감비지 사건에 흥미를 느껴 계속 파고드는 톰을 회사는 해고하게 된다. 그날 저녁 짐을 챙겨 나가던 톰은 정체불명의 수상한 남자를 보게 되고, 그를 쫓아 다시 회사로 들어간다. 이제 톰은 남자의 수상하고도 살벌한 행적을 쫓기 시작하는데...

궤도를 이탈한 달이 지구를 향해 떨어지기 시작하면서 지구의 중력과 모든 물리적인 법칙이 붕괴된다. 거대한 해일과 지진, 화산폭발, 쓰나미와 이상기후까지 상상조차 불가능했던 모든 재난으로 전 세계는 공포와 혼란에 빠진다. 달과 충돌까지 남은 시간은 단 30일. NASA 연구원 파울러, 전직 우주 비행사 브라이언, 그리고 우주 덕후 KC는 달을 막을 방법을 찾기 위해 마지막 우주선에 오른다.

그 누구도 실체를 몰라 그레이 맨으로 불리는 CIA의 암살 전문 요원이우연히 CIA의 어두운 비밀을 발견한다. 이런 그의 목에 현상금을 건 소시오패스 기질의 전직 요원. 세계 곳곳을 배경으로 두 사람의 쫓고 쫓기는 추격전이 펼쳐진다.