古代の気象を研究する気候学者のジャック・ホール(デニス・クエイド)は、地球の温暖化により、新たな氷河期が到来する不安を察知していた。すぐに手を打たねばいけないとアメリカ政府に警告するジャックだが、副大統領ベッカー(ケネス・ウェルシュ)は、経済コストを盾に彼の主張をいなしてしまう。しかしやがて、南極の氷棚から巨大な氷河が崩落。そこから東京、ハワイ、ニューデリー、ロサンゼルスと、世界中で深刻な異常気象が立て続けに起きていった。そして本当に氷河期がやってくる。その頃、ジャックの17歳の息子サム(ジェイク・ギレンホール)は、友人の女の子ローラ(エミー・ロッサム)たちと参加した高校生学力クイズ大会の開催地であるニューヨークに足止めされていた。南の地への全米規模の大移動が始まる中、あわやというところで公立図書館に逃げ込んだサムたちは、そこにとどまって本を焼いて暖を取り、生き抜こうと必死に試みる。やがて、決死の覚悟でニューヨークにやってきたジャックが救出に駆けつけ、サムたちは無事に保護された。そして死亡した大統領の代わりに新大統領に就任したベッカーは、今までの行いを反省して、世に環境問題の大切さを訴えるのだった。