时为1982年，一支隶属挪威的三人南极科考队在冰原中行进，意外发现一艘一百万年前的奇怪船只，并且在附近找到了冻于严冰之中的神秘生物。才貌双全的美国古生物学家凯特·洛伊德（玛丽·伊丽莎白·文斯蒂德 Mary Elizabeth Winstead 饰）在桑德尔·哈沃森博士（Ulrich Thomsen 饰）的邀请下，随同一众科研工作者前往南极。经过认真研究，他们发现这是地球上从未有过的生物。正当科学家们为了这个伟大的发现载歌载舞庆祝之时，神秘生物悄悄解冻，继而向人类展开凶残的袭击。经过一番惨烈的搏斗，怪物最终葬身火海。
　　但是厄运并未就此结束，经过对怪物细胞的观测，凯特隐隐感到一场灾难正向全人类袭来……

　时间是1979年，美国俄亥俄州一个平凡小镇。少年乔·兰布（乔尔·科特尼 Joel Courtney 饰）痛失母亲，生死悲痛让他久久地沉默。数月后，他应好朋友查尔斯（雷利·格里芬斯 Riley Griffiths 饰）的邀请，决定约上几个朋友一起用超8摄像机（8 mm）拍摄一部恐怖电影。当然令他下定决心的，是那个令她心仪的美丽女孩爱丽丝（艾丽·范宁 Elle Fanning 饰）也参与其中。在某个夜晚，爱丽丝驾驶父亲的汽车载着伙伴们来到火车站拍戏，谁知却目睹了一场极其惨烈的火车事故。
　　这起事故还只是一系列不寻常事件的开始，小镇上的人们相继离奇失踪，各种奇怪的事件也接连发生。少年们的摄像机记录关于这一切的秘密….

　济州岛最南端的海域上，石油勘探船“月食号”深入海底2500米下的第七矿区石油开发区进行石油勘探。船员们都雄心勃勃，斗志昂扬，梦想着开发巨大的油田，报效国家。然而，无数次的勘探作业都以失败告终。因此，总部下达了撤离矿区的命令。总部派来船长郑万（安圣基 饰）劝说大家撤离。因为父亲曾经葬身这片海底，设备管理员俊海（河智苑 饰）不愿辜负父亲所望就此离去。她坚信这片海底藏有石油，因此拒绝听从撤离命令。本部发出最后通牒，所有船员必须在一个月内整理撤退。当俊海和船员们正在进行最后一次石油探测尝试时，突然，与本部联系的信号中断了。惊恐之中，船员们感觉到有什么东西正潜伏在这片大海中，怪异恐怖的氛围笼罩了“月食号”。接着，船上的人一个接着一个离奇地死去……