Sommes-nous à l'aube d'un nouvel Age de Glace ? C'est la question qui hante le climatologue Jack Hall (Dennis Quaid). Les recherches de Hall indiquent en effet que le réchauffement de la planète pourrait bientôt entraîner des bouleversements climatiques abrupts et catastrophiques. Hall alerte les pouvoirs, cherche à leur faire mesurer l'urgence de la situation. Mais ses avertissements arrivent trop tard Une immense barrière de glace se disloque en Antarctique, une averse de grêle meurtrière s'abat sur Tokyo, des ouragans d'une violence sans précédent ravagent Hawaii, la neige tombe pour la première fois sur New Delhi, et une série de tornades dévastent Los Angeles. Un collège écossais, le Professeur Rapon (Ian Holm) confirme les pires craintes de Jack : ces phénomènes extrêmes sont les symptômes d'une mutation climatique annonçant la proche venue d'un nouvel Age de Glace. La catastrophe longtemps redoutée frappera la planète au cours d'une gigantesque tempête affectant simultanément les cinq continents. Tandis que Jack alerte la Maison Blanche du péril, son fils de dix-sept ans, Sam (Jake Gyllenhaal) se réfugie dans la Bibliothèque Publique de Manhattan avec un petit groupe d'amis étudiants. Les rues de la ville sont déjà noyées sous un mètre d'eau, les température sont en chute libre. Un exode massif s'organise dans l'urgence, poussant des milliers d'Américains vers le sud, tandis que Jack tente de gagner New York pour sauver son fils. Mais rien ne pouvait le préparer à l'ampleur de la catastrophe qui d'ici quelques heures s'abattra sur notre planète