В 2009 году американский геолог Адриан Хелмсли приезжает в Индию к своему другу Сатнаму, который обнаружил, что поток нейтрино, вызванный небывалой вспышкой на Солнце, разогревает ядро Земли, причём температура растёт очень быстро. Адриан информирует Карла Анхаузера, главу администрации президента, и самого Президента США Томаса Уилсона, о том, что этот разогрев вызовет цепочку событий, которая неминуемо приведёт к глобальному катаклизму. На саммите G8 в 2010 году президент США в отсутствие посторонних (даже переводчиков) информирует лидеров других государств о предстоящей катастрофе. Они решают начать секретный проект по обеспечению сохранения человеческой расы в лице стратегически выбранных 400.000 человек на специально построенных в Гималаях гигантских кораблях, названных «ковчегами». Для финансирования проекта было разрешено продавать «билеты» богатым людям по цене 1 миллиард евро за человека.
В 2012 году писатель из Лос-Анджелеса Джексон Кёртис, подрабатывающий водителем лимузина у русского миллиардера Юрия Карпова, со своими детьми совершает поездку в национальный парк Йеллоустоун. Бывшая жена Кёртиса Кейт, с которой проживают дети, состоит в гражданском браке с Гордоном Сильберманом, пластическим хирургом и пилотом-любителем. Во время поездки Кёртис с детьми встречает конспиролога Чарли Фроста. Фрост путешествует в фургоне и ведёт своё собственное радиошоу прямо из парка Йеллоустоун, посвящённое грядущему концу света, которое согласно предсказаниям майя должно произойти в конце 2012 года. Фрост сообщает Кёртису о том, что у него есть карта, на которой отмечено секретное место строительства ковчегов. Кёртис с детьми возвращается домой, но в это время по всей Калифорнии начинаются землетрясения и разломы земной поверхности. Кёртис понимает, что Фрост был прав, и арендует небольшой частный самолёт. Он забирает бывшую жену, детей и Гордона, и благодаря навыкам пилота Гордону удаётся взлететь на самолёте с обрушивающейся взлётной полосы. Улетая, они наблюдают, как Лос-Анджелес погружается в Тихий океан.
В то время как сообщается о разрушительных землетрясениях по всей Земле, группа летит в Йеллоустоунский парк, чтобы забрать карту у Фроста. В парке открывается гигантский вулкан, в результате извержения Фрост гибнет. Однако Кёртис успевает найти карту в фургоне Фроста и улететь с группой. Обнаружив, что место постройки ковчегов — Китай, группа приземляется в Лас-Вегасе, чтобы найти самолёт, способный перелететь через Тихий Океан. Там они встречают Юрия Карпова с детьми, любовницей Тамарой и личным пилотом Сашей. Тамара оказывается бывшей пациенткой Гордона. Карпов в результате землетрясения потерял свой личный самолёт, на котором он собирался добраться до одного из ковчегов, на который он уже приобрёл билеты, но его пилот обнаруживает брошенный экипажем и готовый к взлёту грузовой самолёт Антонов-500 (украинский Ан-225), однако ему необходим второй пилот. Вторым пилотом вынужден стать Гордон, группа улетает вместе с Карповым.
Также из Вашингтона к ковчегам отправляется борт номер 1, на котором находятся Адриан, Анхаузер и дочь президента Уилсона Лаура. Сам президент отказывается покинуть Вашингтон. Сообщив в своём последнем выступлении правду о начавшейся катастрофе, он погибает вместе со всеми под обломками авианосца Дж. Ф.Кеннеди, брошенного ударом гигантского цунами на Белый Дом. Поскольку погибли также вице-президент США, а спикер Палаты Представителей пропал без вести, главой правительства себя объявляет Анхаузер.
В результате тектонических сдвигов земной коры и смены положения полюсов путь самолёта в Китай оказывается гораздо короче, чем ожидала группа. Из-за поломки двигателей посадка завершается катастрофой самолёта, в которой гибнет пилот Саша. Остальные участники спасаются, выскочив на ходу из самолёта на автомобиле Бентли. Группу находят вертолёты Народно-освободительной Армии Китая (русские Ми-26), перевозящие на ковчеги животных, однако оказывается, что билеты на ковчег есть только у Карпова и двух его сыновей, которых забирают вертолёты. Оставшихся на дороге подбирает буддийский монах, везущий на ковчег своих родителей. Группа пробирается на ковчег через гидравлическую систему закрытия ворот ковчега с помощью брата монаха, работавшего на постройке ковчегов. Один из четырёх ковчегов оказался повреждён в результате землетрясения, и погрузка происходит только на три судна.
Сатнам погибает в Индии от цунами, успевая позвонить Адриану. Оказывается, что цунами гораздо ближе к ковчегам, чем ожидалось. Поэтому Анхаузер приказывает закрыть ворота ковчега, не дожидаясь посадки всех людей. Адриану удаётся убедить лидеров G8 впустить людей на ковчеги. В давке Юрий жертвует собой ради сыновей, а сам гибнет, не успевая забраться на ворота. Также внутри ковчега гибнет Гордон, который попадает в крутящиеся механизмы. Однако при закрытии ворота блокируются в полуоткрытом состоянии, и в момент удара цунами отсеки около ворот, в которых находятся Кёртис и его спутники, оказываются затоплены и изолированы от остальных отсеков. Поскольку ворота не закрыты, ковчег не может запустить двигатели. В воде гибнет Тамара. Кёртис и его сын Ноа под водой освобождают механизм от блокирования и ворота закрываются, позволив команде избежать неуправляемого столкновения с Эверестом.
Когда затопление Земли останавливается, оказывается, что по данным со спутников самой высокой точкой Земли стали горы Дракенсберг на юге Африки. Три уцелевших ковчега отправляются к Мысу Доброй Надежды, защитные щиты на палубах открываются и люди выходят на свежий воздух. В конце фильма показывается Земля с изменившимися очертаниями материков Африки и Азии.