Uma terrível e misteriosa doença se espalha pelo mundo, transformando as pessoas em uma espécie de zumbis. A velocidade do contágio é impressionante e logo o Governo americano recruta um ex-investigador da ONU (Organização das Nações Unidas) para investigar o que pode estar acontecendo e assim salvar a humanidade, tendo em vista que as previsões são as mais catastróficas possíveis. Gerry Lane (Brad Pitt) tinha optado por dedicar mais tempo a sua esposa Karen (Mireille Enos) e as filhas, mas seu amor a pátria e o desejo de salvar sua família acabam contribuindo para que ele tope a missão. Agora, ele precisa percorrer o caminho inverso da contaminação para tentar entender as causas ou, ao menos, indentificar uma maneira de conter o contágio até que se descubra uma cura antes do  apocalipse. Começa uma verdadeira corrida contra o tempo, que mostra-se cada vez mais curto, na medida que a população de humanos não para de diminuir.