Un chauffeur de camion est arrêté sur une petite route par des hommes portant des tenues de protection contre les risques biologiques. Ils désinfectent son véhicule avant de le laisser passer. Peu après, il percute une chevrette qui, bien que morte, se relève.
Dans un futur lointain, l'humanité est lancée dans une course à la colonisation interplanétaire pour trouver d'autres planètes habitables. Kane, lieutenant pour l'entreprise Exor, a pour mission d'organiser la vie dans ces nouveaux mondes. Mais un jour, il découvre que des prisonniers se sont emparés d'un virus mortel qu'ils menacent de diffuser sur OSIRIS, planète où vit la fille de Kane. Il se lance alors dans une course contre la montre pour sauver sa fille.
Une épidémie mondiale a transformé une partie de la population en zombies. La quarantaine et l'élimination progressive des infectés, ainsi que l'incendie des champs où le virus pourrait demeurer, laissent penser que le pire est passé, mais les ravages de l'épidémie sont considérables et les dangers nombreux. Un père, Wade Vogel, récupère sa fille Maggie à l'hôpital et la garde avec lui. L'adolescente, infectée, se transforme progressivement en zombie.
L'ancien employé de l'ONU Gerry Lane, sa femme Karin et leurs deux filles sont dans la circulation dense de Philadelphie lorsque la ville est envahie par des zombies. Alors que le chaos s'étend, les Lanes s'échappent vers Newark, dans le New Jersey et se réfugient dans un appartement, où vit un couple avec son jeune fils, Tommy. Le Secrétaire général adjoint de l'ONU, Thierry Umutoni, un vieil ami de Gerry, envoie un hélicoptère qui extrait les Lanes et Tommy vers un navire de la marine américaine dans l'Atlantique, où des scientifiques et du personnel militaire analysent l'évolution de l'épidémie dans le monde. Le Dr Andrew Fassbach postule qu'il s'agit d'un virus et que le développement d'un vaccin dépend de la découverte de son origine. Gerry accepte à contrecœur d'aider Fassbach à retrouver la source de l'épidémie, après qu'on lui ait fait comprendre que lui et sa famille seront évacués du navire s'il ne le fait pas.
Une épidémie mortelle ravage Bundang, la banlieue de Seongnam à Séoul. Après un groupe d'immigrants clandestins dans cette ville, Byung-woo meurt d'un virus inconnu qui commence à infester des dizaines de résidents. C'est le chaos. Dans le pire des cas, le gouvernement ordonne d'isoler la banlieue en plein moment où In-hye et Ji-goo tentent de fuir vers la ville close…
La rapide progression d’un virus mortel tue les personnes contaminées en quelques jours. Alors que l’épidémie se propage à grande vitesse, la communauté médicale mondiale tente, dans une course effrénée contre la montre, de trouver un remède et de contrôler la panique qui se répand encore plus vite que le virus : les gens se battent pour survivre dans une société qui se désagrège. Beth Emhoff, la femme de Mitch, revient d'un voyage à Hong Kong, où elle a contracté un virus. Les épidémiologistes l'identifient comme étant le patient zéro.
Tsuyoshi Matsuoka (Satoshi Tsumabuki) est un médecin travaillant à l'Accueil et traitement des urgences d'un hôpital. Il reçoit un patient ayant une forte fièvre, des convulsions, des vomissements de sang, etc. Ces symptômes atypiques sont engendrés par un virus qui se diffuse immédiatement dans l’hôpital où Matsuoka travaille. On envoie à l'hôpital Eiko Kobayashi (Rei Dan), une médecin de l'Organisation mondiale de la santé. Kobayashi prévoit les effets dévastateurs que pourrait engendrer la pandémie et des mesures sont prises pour l'enrayer...
Le monde est en proie à une maladie virale mortelle. Aux États-Unis, un groupe de quatre jeunes font la route jusqu'en Californie pour vivre sur la côte, dans l'espoir d'être sauvés. Mais le voyage s'annonce long et les épreuves de plus en plus dures. Sur le chemin, de nombreux dangers feront leur apparition.
Un terrible virus tue 90 % des habitants de l'Écosse. Pour endiguer l'épidémie, le gouvernement britannique construit un mur infranchissable autour du territoire.
Un phénomène mystérieux frappe Central Park et pousse au suicide des centaines de personnes à New York. Il n'en faut pas plus pour que la panique gagne les États-Unis et que les autorités américaines émettent la thèse du bioterrorisme. Alors que des événements similaires se produisent le long de la côte est des États-Unis, Julian (John Leguizamo), professeur de mathématiques, décide de quitter Philadelphie avec sa fille, Jess (Ashlyn Sanchez), et convainc son collègue Elliot Moore (Mark Wahlberg) et sa femme Alma (Zooey Deschanel) de les accompagner en train.
Quelque temps après le début de l'épidémie vue dans le film précédent, la quasi-totalité de la population du Royaume-Uni a été contaminée par le « virus de la rage ».