11 septembre 2001 : une chaleur étouffante règne dès le lever du jour dans les rues de New York. Will Jimeno, du Port Authority Police Department, se demande s'il ne va pas prendre un jour de congé pour s'adonner à la chasse à l'arc. Il choisit finalement de se rendre au travail et rejoint le sergent John McLoughlin, alors que celui-ci et ses collègues du PAPD commencent leur tournée quotidienne dans les rues de Manhattan. Une journée banale qui commence comme tant d'autres Sitôt l'alerte donnée, cinq policiers, dont McLoughlin et Jimeno, se rendent au World Trade Center et s'introduisent dans les Tours Jumelles. McLoughlin et Jimeno survivent par miracle à l'effondrement des gratte-ciel. Ils se retrouvent piégés sous plusieurs tonnes de béton, de charpentes métalliques tordues, de verre et de gravats. À défaut de contact visuel, ils peuvent s'entendre, et pendant douze heures, se soutiennent l'un l'autre sans relâche, en dialoguant sur tout ce qui donne un sens à leur vie et peut les aider à traverser cette épreuve : leurs familles, leurs carrières, leurs espoirs C'est leur histoire que raconte World trade center, ainsi que celle de leurs épouses, Donna et Allison, de leurs enfants et parents. Le film relate aussi l'improbable quête de l'ex-Marine Dave Karnes, qui découvre les deux hommes dans les ruines et parvient à les sauver douze heures plus tard, avec le concours de dizaines de pompiers, policiers et infirmiers new-yorkais