12월 31일, 북대서양 한가운데를 항해 중인 호화 유람선 '포세이돈'. 20층 규모, 13개의 여객용 갑판, 800개의 객실을 갖춘 포세이돈에는 연말파티가 한창이다. 밴드가 '올드랭사인(Auld Lang Syne)'을 연주하고 모두들 샴페인 잔을 들어 다가오는 새해를 축하하고 있다. 이 순간, 바다를 지켜보다가 이상한 조짐을 감지한 일등 항해사는 저 멀리 수평선에서 47미터가 넘는 벽을 형성한 거대한 파도 '로그 웨이브'가 포세이돈을 향해 초고속으로 돌진하고 있음을 발견한다. 엄청난 힘으로 몰아치는 파도에 배는 순식간에 뒤집히고, 축제를 즐기고 있던 승객과 선원은 여기저기 파편에 부딪히고 부서진 창문으로 들어온 파도에 휩쓸리고 만다. 이어 배의 구조물들이 무너져 가스가 폭발하면서 화재가 일어난 배는 혼란에 휩싸이며 서서히 깊은 바다로 가라앉기 시작한다. 가까스로 살아남은 수백 명의 생존자들은 물이 들어오지 않은 홀에 모여 선장의 지시에 따라 구조를 기다린다. 이 때, 프로 도박사 존 딜런(조시 루카스)이 마냥 기다릴 수 없다며 탈출 방법을 찾겠다고 나선다. 아수라장이 된 배 안에서 행방을 잃어버린 딸 제니퍼(에미 로섬)를 찾으려는 아버지 로버트(커트 러셀), 한 소년과 소년의 어머니, 밀항자, 비관주의자인 한 남자가 딜런을 따라 목숨을 건 탈출을 감행한다. 뜻하지 않게 팀을 이끌게 된 딜런은 바다 표면으로 나가기 위해 난파된 배에서 길을 찾아내려 한다. 생면부지의 관계에서 서로에게 목숨을 의지하게 된 그들! 미로처럼 엉켜버린 길을 헤치고 배 위로 올라가려는 순간, 배 안으로 바닷물이 밀려들어오고, 이제 일행은 거대한 바다와 맞서 살아남아야만 하는데...