Diese Frage lässt dem Klimaforscher Jack Hall (Dennis Quaid) keine Ruhe. Seine Untersuchungen haben nämlich ergeben, dass die globale Erwärmung einen plötzlichen und katastrophalen Umschwung im Klima des Planeten auslösen könnte. Bohrungen im antarktischen Eis beweisen: So etwas geschah schon einmal vor zehntausend Jahren. Daher informiert der Wissenschaftler die zuständigen Stellen über die Möglichkeit eines drohenden neuen Klima-Umschwung, wenn nicht schnell etwas unternommen wird. Doch seine Warnungen kommen zu spät.
Alles beginnt, als Hall beobachtet, wie ein Eisberg von der Größe Rhode Islands vom antarktischen Schelfeis abbricht. Plötzlich spielen sich rund um den Globus immer gewaltigere Unwetter ab: Grapefruitgroße Hagelkörner prasseln auf Tokio nieder, Wirbelstürme ungeahnter Größe fegen über Hawaii hinweg, Schnee bedeckt Neu-Delhi und Tornados hinterlassen Verwüstungen in Los Angeles.
Ein Anruf seines schottischen Kollegen Professor Rapson (IAN HOLM) bestätigt Jacks schlimmste Befürchtungen: Die verheerenden Unwetter sind Vorboten eines umfassenden Klimawandels. Durch die schmelzenden Polarkappen ist zu viel Süßwasser in die Ozeane geflossen und hat die Meeresströmungen unterbrochen, die das Klima stabilisieren. Die Erderwärmung hat eine neue Eiszeit ausgelöst. Und die manifestiert sich in einem einzigen gigantischen Sturm.
Während Jack das Weiße Haus über die anstehende Katastrophe informiert, sitzt sein 17-jähriger Sohn Sam (Jake Gyllenhaal) zusammen mit einigen Freunden wegen eines Schulwettbewerbs in New York fest. Nun muss er mit rapide fallenden Temperaturen und heftigen Überflutungen zurechtkommen. Sam sucht Zuflucht in der öffentlichen Bibliothek von Manhattan und nimmt Kontakt mit seinem Vater auf. Doch der kann nur noch warnen: Bleib unter allen Umständen in geschlossenen Räumen.
Während man fieberhaft beginnt, die Menschen in südlichere Gefilde zu evakuieren, begibt sich Jack auf den Weg nach New York, um Sam zu retten. Doch nicht einmal Jack ist auf das vorbereitet, was passieren wird - ihm, seinem Sohn und dem gesamten Planeten ...