미 핵잠수함 포틀랜드호는 지구 온난화를 연구하는 라이하트 박사(Harry Rheinhartdt:톰 콘티 분)와 핵잠수함 설계자 릭(Rick Postley: 스티븐 볼드윈 분), 그리고 고래학자 로라(Laura Dyson: 가브리엘 앤워 분)를 태우고 북극으로 향한다. 학자들이 미니잠수정 마빈을 타고 탐사하던 도중 러시아 잠수함과 포틀랜드 호가 충돌하는 사고가 발생하고 포틀랜드 호는 심연으로 가라 앉는다. 마빈에 있던 3명의 과학자들은 잠수함으로 돌아와 잠수함에 남아 있는 해군들을 구출할 계획을 세운다. 라인하트는 마빈을 타고 수면에 올라가 구조신호를 보내려 하지만 수압을 견디지 못해 폭발하고 만다. 릭과 로라는 잠수함의 반대편에 생존해 있는 해군들과의 통신에 어렵게 성공하고. 이제 유일한 방법은 해군 쪽에서 원자로에 남아있는 전력을 가동하고 릭이 잠수함을 조정해 얼음을 깨고 수면 위로 올라가는 것이다. 그러나 문제는 원자로가 새어 유독가스가 흘러나오고 있는 것. 산소가 얼마 남지 않아 전 대원이 죽을 위기에 처하자 함장 커쉬는 자신을 희생하여 원자로에 들어가 가스 새는 것을 막고 자신은 죽음을 맞이한다. 릭과 로라는 잠수함을 조정하여 두터운 빙하를 깨려고 하지만 실패하고 만다. 모든 것이 좌절되고 죽음이 임박함을 느낄 때 로라는 북극 고래의 소리를 듣고 고래를 따라가 얇은 얼음이 있는 곳을 발견한다. 핵잠수함 포틀랜드호는 마침내 북극의 얼음을 깨고 솟아오른다.