Alors qu'elle se trouve en mission en orbite terrestre, la navette Atlantis est détruite par une pluie de météorites qui termine sa course sur New York. Ceci est le prélude d'une catastrophe majeure : un astéroïde de la taille du Texas s'écrasera sur Terre dans exactement dix-huit jours. Dan Truman, directeur des opérations de vol à la NASA, envisage la mission de la dernière chance : envoyer des astronautes sur l'astéroïde pour qu'ils y creusent un puits dans lequel sera insérée une charge nucléaire. Pour ce faire, il fait appel à Harry Stamper, le plus grand spécialiste en forage pétrolier. Mais ce dernier, ainsi que ses hommes, n'ont aucune notion d’astronautique, et devront bénéficier d'une formation accélérée.
La nuit du 10 mai 1998, à Richmond en Virginie, un club scolaire d'astronomie observe le ciel. Leo Biederman (Elijah Wood), un adolescent, remarque un objet lumineux qu'il ne reconnaît pas. Sa camarade Sarah (Leelee Sobieski) se moque de lui et affirme qu'il ne s'agit que d'une simple étoile. Leur professeur ne parvenant pas à l'identifier non plus, prend un cliché et le transmet à l'observatoire astronomique. Le docteur Marcus Wolf, analyse par ordinateur la photo et découvre que l'objet est une nouvelle comète. Rapidement, il panique quand les calculs de la trajectoire de cette comète lui révèlent qu'elle se dirige droit sur la Terre. Voulant donner l'alerte, il quitte précipitamment le bâtiment à bord de son véhicule. Conduisant de manière très imprudente sur l'étroite route sinueuse menant à l'observatoire, son véhicule quitte la route en voulant éviter un camion, s'écrase dans un ravin et explose, causant ainsi la mort de Wolf.
New York, 1899. Alexander Hartdegen, brillant professeur à l'université Columbia est obsédé avec le voyage à travers le temps. Il croit que c'est théoriquement possible et, dans ses classes à l'université, il entre parfois en conflit avec d'autres professeurs par sa pensée libre. Il maintient une correspondance sur le sujet avec Albert Einstein lui-même, un employé de l'époque à l’office des brevets en Europe.
Dans un futur lointain, les pays de la Terre se sont regroupés au sein de la Fédération, un gouvernement mondial. Cette Fédération se lance alors dans la conquête de l’espace. Les terriens colonisent des planètes et explorent de nouveaux systèmes planétaires. Ils entrent également en relation avec des civilisations extraterrestres. Petit à petit, ils se trouvent menacés par l’une d'entre elles, la belliqueuse civilisation des Arachnides. En effet cette race d’insectes géants lance des attaques ponctuelles depuis son système de Klendathu.
L'action se déroule sur la planète Terre en l'an 2065. Dans ce futur, les êtres humains ont déserté de nombreuses villes et se sont rassemblés dans certaines qu'ils ont protégées des fantômes. Ces fantômes tirent leur énergie des êtres vivants en capturant leurs âmes. Le professeur Aki Ross, héroïne de ce film, s'est chargée de les faire disparaître en partant à la recherche de 8 esprits, qui, unis, détruiront tous les fantômes. Aidée par le professeur Sid, Aki se retrouvera dans de nombreuses expériences, tant dans sa vie que dans ses rêves inexpliqués. Elle trouvera l'amour avec le capitaine Gray Edwards. Et elle s'opposera au général Hein qui lui, souhaite détruire la source de tous les fantômes, le Cratère aux Fantômes, au moyen d'un canon laser spatial.
Un prologue, construit par des images fixes puis mises lentement en mouvement, introduit le film.
Chapitre 1, Justine : À l'occasion de leur mariage, Justine (Kirsten Dunst) et Michael (Alexander Skarsgård) donnent une somptueuse réception dans la maison de Claire (Charlotte Gainsbourg), la sœur de Justine, et de John (Kiefer Sutherland), le très riche mari de Claire. Alors que les relations familiales se dégradent peu à peu et que le mariage tombe à l'eau, la planète Melancholia se rapproche lentement de la Terre…
Chapitre 2, Claire : la perception par Claire, d'abord diffuse, puis allant en s'accentuant, que la fin de la Terre est peut-être terriblement proche.
À la suite du passage d'une comète à proximité de la Terre, presque toute la population mondiale est décimée. Regina et sa petite sœur de 16 ans, Samantha survivent et vont trouver refuge dans le studio de la radio locale qui continue de diffuser. Elles y rencontrent Hector Gomez, un routier qui a été protégé grâce à la cabine en acier de son engin.
Une poussière grise a recouvert la vallée des Moomins. Le jeune Moomin se met en quête d'une explication. Le Rat Musqué lui affirme que la fin du monde est proche car une comète va percuter la Terre. Papa Moomin propose alors à son fils de se rassurer en rendant visite aux savants de l'observatoire. Moomin se met donc en route avec son ami Sniff.
Au début du film, la radio annonce que la dernière tentative d'empêcher la collision de l'astéroïde Matilda avec la Terre a échoué. Dans trois semaines, son impact détruira toute l'humanité.
En 2022, une comète a percuté la terre, entrainant une période de sécheresse de 11 ans. En 2033, rien ne va plus sur Terre, l'eau est devenue le plus rare et le plus convoité des trésors. Dans ce monde désertique et violent, peuplé de créatures mutantes, évolue Rebecca Buck.
D'après les calculs du professeur Bronson du Cap, la planète Bellus fonce vers la Terre. Alerté par le savant, le professeur Hendron de l'observatoire de New York confirme ses prévisions : il reste moins de 8 mois avant l'inévitable collision avec Bellus, 12 fois plus grosse que la Terre, et la fin du monde est proche. Pourtant les Nations unies, incrédules, refusent d'engager la moindre action. Grâce aux capitaux du banquier Sydney Stanton, un petit groupe dirigé par Hendron décide alors de construire un vaisseau spatial afin de coloniser le satellite de Bellus, Zyra, dont l'atmosphère est similaire à celle de la Terre et qui devrait réchapper du choc entre la Terre et Bellus. Si cette « Arche de Noé spatiale» interplanétaire est achevée à temps, 40 hommes et femmes, tirés au sort parmi des profils sélectionnés (ingénieurs, techniciens, agriculteurs, etc.), pourront échapper à la catastrophe et perpétuer l'espèce sur Zyra.
Une météorite est tombée sur terre, la vague de feu destructrice engendrée par ce phénomène a déjà rayé de la carte l'Europe ainsi que les USA. Elle est en route vers l'Australie dont les habitants n'ont plus qu'une douzaine d'heure à vivre. C'est dans cette optique que James quitte son amante pour rejoindre sa petite amie à la plus grande fête organisée pour cette fin du monde. En cours de route, James sauve Rose, une fillette qui se faisait agresser faute de policiers dans ce monde qui sombre en plein chaos. Cette enfant dont il ne sait que faire sera-t-elle son ange rédempteur ?
Jack Wallach, directeur de l'Agence fédérale d'organisation des secours, survole un incendie catastrophique à la suite de l'explosion d'un camion-citerne à Billings, dans le Montana. Dans le Colorado, l'astronome Lily McKee et son équipe de l'Observatoire National suivent la course de la comète Fletcher, qui n'est visible qu'une fois tous les quatre mille ans. Mais cette comète a perturbé la course orbitale de plusieurs astéroïdes, qui pourraient subir l'attraction terrestre et venir s'écraser sur Terre.