2차 세계대전이 끝난 후, 젊은이들은 각자 자신의 길을 찾아 떠나지만 프레디 퀠(호아킨 피닉스)은 여전히 방황하며 백화점의 사진기사로 살아가고 있다. 자신이 제조한 술에 의존하며 살아가고 있는 프레디는 파티장에서 난동을 부리게 되고, 다음날 그 자리에 있었던 랭케스터(필립 세이무어 호프만)를 만나게 된다. 프레디는 인간의 심리를 연구하는 랭케스터의 실험대상이자 조력자, 친구로서 그의 가족들과 함께 머물게 된다. 하지만 프레디는 랭케스터 역시 자신과 다르지 않은 불완전한 인간임을 깨닫고, 랭케스터 역시 가족들로부터 프레디를 멀리하라는 경고를 받는데...

청부 살인업자 조엘은 오랜만에 새로운 일감을 받는다. 이제 막 달콤한 신혼 생활을 시작한 조엘은 아내 사브리나에게 며칠이면 돌아오겠다는 인사를 남기고 동료 에릭과 함께 떠나지만, 이내 두 사람의 집으로 초대 받지 않은 손님이 들이닥치며 모두가 위험에 처하게 되는데…

홍콩 출장에서 돌아온 베스(기네스 팰트로)가 발작을 일으키며 사망하고 그녀의 남편(맷 데이먼)이 채 원인을 알기 전에 아들마저 죽음을 당한다. 얼마 지나지 않아 세계 각국의 사람들이 같은 증상으로 사망한다. 일상생활의 접촉을 통해 이루어진 전염은 그 수가 한 명에서 네 명, 네 명에서 열 여섯 명, 수백, 수천 명으로 늘어난다. 한편, 미국 질병통제센터의 치버 박사(로렌스 피시번)는 경험이 뛰어난 박사(케이트 윈슬렛)를 감염현장으로 급파하고 세계보건기구의 오란테스 박사(마리옹 꼬띠아르)는 최초발병경로를 조사한다. 이 가운데 진실이 은폐됐다고 주장하는 프리랜서 저널리스트(주드 로)가 촉발한 음모론의 공포는 그가 운영하는 블로그를 통해 원인불명의 전염만큼이나 빠르게 세계로 퍼져가는데...