2012年12月21日，在这次史无前例的灾难中，四个素不相识的人踏上了探寻墨西哥古代玛雅神庙的征程，因为据玛雅神庙记载，玛雅人最后的记录时间就是2012年。对于美国宇航局的科学家来讲，也许是洪水暴发，两极交替，对我们来说，那就是世界末日。
杰克逊·柯蒂斯（约翰·库萨克 John Cusack 饰）带着孩子去黄石公园度假，却发现曾有美好回忆的湖泊已经干涸了，而这个地区也成为了禁区。充满疑惑的他在黄石附近的营地偶然认识了查理（伍迪·哈里森 Woody Harrelson 饰）。查理告诉他由于自然环境和资源长期被人类掠夺性破坏，地球自身的平衡系统已经面临崩溃，人类即将面临空前的自然灾害。查理说有些国家已经在联合秘密研制并建造可以躲避这个灾难的方舟。杰克逊以为他是个疯子就一笑而过走开了。
第二天灾难发生了。强烈的地震伴随大量陨石的坠落，让眼前熟悉的家园变成了人间炼狱。在地球的其他地方，各种各样的自然灾害也以前所未有的规模爆发。杰克逊和众多家庭一样踏上了求生之路。面对全球性的自然灾害，不知何去何从的他突然想起查理提到过的方舟和地图，于是决定前往方舟基地寻找生存的机会。
在寻找和前往方舟基地的过程中，杰克逊一家在经历灾难的生死考验之后终于到达了方舟基地。然而已经制造完成的方舟数量远远不能满足从世界各地闻讯涌来的受灾人群。
谁去谁留已然成为挑战整个人类的道德抉择。面对灾难，来自不同国家的人类做出了最重要的抉择：“所有人都是平等的，都有平等的生存机会！”最后人类终于在方舟中度过了这一全球性的灾害，获得了继续繁衍和发展的希望。