Sepulang dari perjalanan bisnis di Hong Kong, Beth Emhoff sempat bertemu mantan kekasihnya saat transit di Chicago. Ia merasa sedikit tidak enak badan. Dua hari kemudian, setibanya di rumah di Minneapolis, Beth mengalami kejang dan meninggal dunia akibat penyakit misterius.

Putranya yang berusia 6 tahun, Clark, juga ikut meninggal. Suaminya, Mitch Emhoff, diisolasi namun ternyata memiliki kekebalan alami terhadap penyakit tersebut. Setelah dibebaskan, Mitch memilih mengarantina putri remajanya, Jory, di rumah demi keselamatan.

Di Atlanta, perwakilan Departemen Keamanan Dalam Negeri bertemu Dr. Ellis Cheever dari Centers for Disease Control and Prevention (CDC) karena khawatir penyakit ini adalah senjata biologis.

Cheever mengirim Dr. Erin Mears, petugas Epidemic Intelligence Service, ke Minneapolis untuk menelusuri semua orang yang pernah kontak dengan Beth. Ia harus bernegosiasi dengan birokrat lokal yang enggan mengalokasikan sumber daya untuk respons kesehatan publik.

Tragisnya, Mears ikut terinfeksi dan meninggal, lalu dimakamkan di kuburan massal. Seiring virus baru menyebar, perintah karantina kota memicu kepanikan, aksi borong barang, penjarahan, dan kekerasan.

Di CDC, Dr. Ally Hextall menemukan bahwa virus tersebut merupakan kombinasi materi genetik dari virus yang dibawa babi dan kelelawar. Para ilmuwan kesulitan menemukan kultur sel untuk menumbuhkan virus baru yang dinamai MEV-1 (Meningoencephalitis Virus 1).

Cheever menilai virus ini terlalu ganas untuk diteliti di laboratorium Biosafety Level (BSL) 3, sehingga seluruh riset dibatasi hanya di lab BSL 4. Hextall memerintahkan peneliti UCSF, Dr. Ian Sussman, untuk memusnahkan sampelnya.

Namun karena merasa hampir menemukan terobosan, Sussman diam-diam melanjutkan riset hingga berhasil menemukan kultur sel yang kemudian digunakan Hextall untuk mengembangkan vaksin.

Para ilmuwan memastikan MEV-1 menyebar lewat droplet pernapasan dan permukaan benda. Saat bermutasi, angka reproduksi dasar virus mencapai empat. Mereka memproyeksikan satu dari dua belas orang di dunia akan terinfeksi, dengan tingkat kematian mencapai 25–30%.