러시아의 외진 탄광촌에서 불가사의 한 폭발이 대지를 흔들어 놓는다. 핵폭탄을 철거하기 위해 러시아 부대가 기차로 운반하던 핵무기가 갑자기 반대편에서 달려오던 기차와 정면 충돌하여 폭발한 것이었다. 이 핵폭발 사건은 국제적인 사건으로 번져 전세계가 긴장하게 된다. 점멸된 기차를 둘러싼 조사는 핵무기가 어느 조직에 의한 탈취 사건과 연루된 것으로 밝혀진다. 백악관 자문위원인 핵물리학자 줄리아 켈리(Julia Kelly: 니콜 키드먼 분)는 졸지에 백악관의 핵무기 단속반의 총책임자로 파견되고, 즉시 그녀를 돕기 위해 미육군 특수 정보국 소속의 토마스 드보 대령(Thomas Devoe: 조지 크루니)이 파견된다. 원리 원칙을 추구하는 켈리 박사와 현실적인 드보 대령은 성격과 업무 스타일은 갈등을 이룰 겨를도 없이 한 팀이 되어 핵무기 회수를 위해 동유럽 태러 단체들을 하나씩 찾아낸다. 그러나 동부 유럽에서 이란으로 넘어가기 전 이란 국경 앞에서 탄두는 실체를 감춘다. 곧 추종자들에 의해 탄두를 손에 넣은 외교관 듀산은 미국 뉴욕에 잠입, 자유의 도시 뉴욕을 파괴시킬 목적으로 핵폭탄을 배낭에 짊어진 채 유엔 본부를 향해 달린다. 켈리 박사와 드보 대령은 그를 멈추기 위해 교통 지옥 속의 뉴욕을 샅샅이 뒤지며 간박한 추격전을 펼친 끝에 마침내 핵폭발을 막는다.