Jack Hall, seorang paleoklimatolog, sedang melakukan pengeboran inti es di Larsen Ice Shelf untuk NOAA bersama dua rekannya, Frank dan Jason. Baru aja mereka ambil sampel, tiba-tiba bongkahan es raksasa retak dan terbelah. Red flag alam mulai kelihatan banget.

Di konferensi Perserikatan Bangsa-Bangsa di New Delhi, Jack mempresentasikan penelitiannya: perubahan iklim bisa memicu zaman es baru. Tapi Wakil Presiden AS, Raymond Becker, menolak mentah-mentah dan menyebutnya klaim sensasional. Untungnya, Profesor Terry Rapson, seorang oseanografer dari Skotlandia, percaya pada teori Jack dan mulai bekerja sama dengannya.

Bencana mulai datang bertubi-tubi. Tokyo dihantam hujan es raksasa. Astronot di International Space Station melihat tiga super badai raksasa terbentuk di atas Kanada, Eropa, dan Siberia. Tim Rapson mendeteksi penurunan suhu ekstrem dari pelampung di Atlantik Utara, dan sadar teori Jack benar. Perubahan iklim terjadi jauh lebih cepat dari prediksi.

Sisa badai topan memicu tornado dahsyat di kawasan Los Angeles. Tiga helikopter yang dikirim untuk menyelamatkan keluarga kerajaan Inggris dari Balmoral Castle jatuh setelah masuk ke pusat super badai dan membeku karena suhu ekstrem.

Jack, Rapson, dan ahli meteorologi NASA Janet Tokada menyusun model prediksi baru. Awalnya mereka kira dampaknya terjadi dalam 6–8 minggu, tapi ternyata cuma butuh sekitar 7–10 hari. Rapson menjelaskan bahwa udara dari troposfer atas tersedot turun ke pusat badai dan membekukan apa pun di bawahnya dalam hitungan detik, dengan suhu mencapai -150 derajat Farenheit (-101 derajat Celcius). Itulah yang bikin bahan bakar helikopter membeku di udara.

Sementara itu di New York City, putra Jack, Sam Hall, ikut lomba akademik bersama teman-temannya Brian dan Laura, serta kenalan baru mereka, JD. Super badai Amerika Utara membawa angin kencang dan hujan deras yang membanjiri Manhattan setinggi lutut. Semua transportasi lumpuh, kota jadi chaos total.

Saat membantu dua turis Prancis yang terjebak di dalam taksi bersama seorang polisi, Laura terluka di kakinya. Tak lama kemudian, gelombang badai raksasa menghantam kota dan menenggelamkan Manhattan. Sam dan teman- temannya terpaksa berlindung di Perpustakaan Umum New York.

Sam berhasil menghubungi Jack dan ibunya, Lucy, seorang dokter anak, lewat telepon umum yang masih berfungsi. Jack memperingatkan bahwa super badai besar akan segera tiba dan menyuruh Sam tetap di dalam serta menjaga tubuh tetap hangat. Ia berjanji akan menjemputnya sendiri.

Di Eropa, Rapson dan timnya tewas diterjang badai. Lucy tetap tinggal di rumah sakit merawat pasien yang tak bisa dipindahkan sampai akhirnya tim penyelamat datang. Dunia literally membeku dalam waktu singkat, dan semuanya terjadi jauh lebih cepat dari yang pernah dibayangkan.