1부. 죄악의 도시 소돔과 고모라는 전쟁으로 어지러운 상황이다. 신은 노아를 토펙 산으로 불러, 가족을 데리고 도시를 떠날 것을 경고한다. 노아는 도시 사람들에게도 멸망을 경고하지만, 친구인 롯만이 노아의 충고를 받아들여 탈출을 결심한다. 하지만 롯의 아내는 도시를 달아나며 뒤를 돌아보는 바람에 소금기둥이 되고 만다. 그러나, 결국 롯 역시 질이 나쁜 도둑 무리들과 어울려 범죄자가 되고 만다. 몇 년이 흐른 뒤, 신은 노아와 그의 세 아들 야벳, 셈, 함에게 거대한 방주를 만들라고 명을 내린다. 모든 종류의 동물을 한 쌍씩 태울 수 있을 만큼 거대한 방주를 짓도록 명한 신은 너무나 타락한 세상을 멸망시키고, 노아의 가족들과 엄중히 선택된 동물들로 새로운 세상을 시작하게 할 계획이다. 노아는 방주를 만들기 시작하지만, 마을 사람들은 오랜 가뭄이 지속되고 있으며, 주변에 배를 띄울 강도 없는데 배를 만드는 그를 비웃는다. 2부. 갑자기 폭우가 쏟아지기 시작하자, 노아는 가족과 동물들을 배에 태운다. 노아와 아내 나마, 세 아들과 그들의 여자친구 루스, 에스터, 미리엄을 태운 방주는 폭우로 인한 홍수 속에서 둥실 떠오르고, 무시무시한 물살이 도시를 완전히 삼키는 모습을 지켜본다. 비가 멈추고 다시 햇살이 비치자, 롯 일당이 탄 해적선이 노아의 방주를 공격한다. 동물들까지 가세한 치열한 전투는 신의 도움으로 승리로 끝나고, 신은 노아의 가족이 지구상에 살아남은 유일한 인간이라고 이야기한다. 노아와 가족들은 신의 도움 없이 육지를 찾아 헤매며 낯선 삶을 영위하느라 점차 지쳐간다. 방주는 끊임없이 떠다니는 가운데, 노아와 가족들은 거대한 오징어와 사투를 벌이기도 하고, 극도의 피로로 인한 광기와도 맞서야한다. 결국 노아는 신을 간절히 찾게 되고, 그 보답으로 방주는 무지개의 인도를 받아 아라랏 산 정상의 숲에 당도한다. 오랫동안 배에 갇혀있던 동물들을 육지로 내려 보낸 노아는 아들들의 결혼식도 집전한다. 새로운 문명이 새로운 땅에서 싹틀 준비가 된 것이다.