乗艦員118名を乗せ、軍事演習のため出航した原子力潜水艦クルスク。艦内の魚雷が突然暴発し、凄まじい炎が艦内を駆け巡る。第7区画司令官ミハイル・アヴラン(マティアス・スーナールツ)は乗組員たちが次々と命を落とす惨状を目の当たりにすると、爆発が起きた区画の封鎖を指示し、部下と安全な艦尾へ退避を始める。しかし、艦体は北極海の海底まで沈没し、生き残ったのはわずか23名だった。英国の海軍准将デイビッド・ラッセル(コリン・ファース)は海中の異変を察知し、救援を表明する。だが、沈没事故の原因は他国船との衝突にあると主張するロシア政府は、軍事機密であるクルスクには近寄らせようとしない。ミハイルの妻ターニャ(レア・セドゥ)ら家族は、乗組員の命よりも国家の威信を優先する政府の態度に怒りを露わに抗議する。酸素が徐々に尽きていくなか、乗組員たちの命運は……?