美国核潜艇蒙坦娜号航行在加勒比海深水下面时，此时潜艇正在秘密跟踪一个水下航速极快的不明物体，正当潜艇快要接近那个不明物体的时候潜艇上的所有设备突然失灵，随后潜艇被卷入一股强大的乱流中，但是没过多久潜艇上的设备又恢复正常了，潜艇上的士兵和指挥官都很吃惊，这时声纳探测仪居然显示前方不远处是一个深不见底的海底断崖。突然潜艇撞上了断崖，指挥官最后决定释放有求救功能的浮球，慢慢的潜艇沉入了万丈深渊。海军军方收到求救信号，立即派直升飞机来到出事海域附近的石油勘探船探险者号上。在探险者号定位飘浮的海下，高压潜水钻台深海之心号上的工长巴德 （ 埃德·哈里斯 饰）接到电话，海面上的军方负责人和石油公司负责人命令钻台上的所有人员立即配合军方营救核潜艇。接着，军方派出由科菲中尉率领的抢救组和巴德的妻子、石油公司女工程师琳西 （ 玛丽·伊丽莎白·马斯特兰托尼奥 饰）一起来到水下钻台。巴德近来一直与琳西不和，两人一见面就不断发生争吵，巴德十分不快。琳西与巴德等人分别驾驶几艘工程潜艇找到失事核潜艇，科菲 （ 迈克尔·比恩 饰）和巴德带领各自人员进入失事潜艇，发现里面已经灌满海水，舱内到处飘着艇内官兵尸体。这情景让巴德带来的潜水员贾默惊慌不安。为了让贾默镇定下来，巴德让贾默在原地等待，自己继续向前搜索。不料，巴德游走片刻，水下出现贾默从未见过的奇特物体，贾默被吓得掉头撞在舱门上，由于他太过紧张，背上的供氧器的氧气气量调节阀已经不知不觉的被调大了。巴德和科菲及时赶到，救出呛昏过去的贾默。几乎与此同时，在核潜艇外驾驶工程艇的琳西也与那个奇特物体遭遇，物体游走后，艇内的动力才重新恢复。抢险队回到深海之心钻台，琳西因为奇特物体的来历与巴德争执不下，科菲中尉则认为这是苏联人的阴谋。琳西对科菲的看法不以为然，把情况汇报给海面上的军官。军官也认为这不像是苏联人所为。这时，科菲带人擅自前往失事核潜艇，拆下一枚核弹头秘密运回深海之心。海面上气候越来越恶劣，狂风巨浪把探索者号双体船上的起重机刮得倒塌下来，起重机铁臂坠落入海，笔直向深海之心号砸来。钻台里的人们眼睁睁看着有管道与钻台相连的铁臂向自己头顶飞速坠落，最后幸而落在钻台旁边，却又差一点把钻台拖下深渊。一场大难过去，钻台被碰撞得四处进水，转眼间钻台上已经死伤数人。海面上的探索者号因为风浪太大已经开走，钻台上的人们只有自己修复钻台。琳西独自潜水到钻台外补修钻台，随身的电力又一次无故中断。她发觉，那个蓝色的神秘怪物又一次出现在面前，怪物游走后又一个明亮物体游来，还伸出触手与她的手互相抚摸。琳西欣喜地回到钻台舱内，把自己刚拍下的照片冲洗出来给大家看，并认为这是某种并非人类的智能生物。琳西看到的情形使科菲中尉万分惊恐，他和手下人暗暗把核弹头拆开，准备用这枚核弹头和他认定的苏联特工部队决一死战。琳西得知情况去劝阻科菲，但此时的科菲却似乎已经精神状态不太正常。这天夜晚，科菲突然把巴德、琳赛等人扣押起来，独自驾驶装载了核弹头的工程艇潜出钻台。巴德等人冲出房间后追上科菲，同琳赛驾驶另一艘工程艇拦截科菲。双方在海下展开一场生死搏杀，科菲的潜艇终被撞破，连同核弹头一起葬身在无底深渊里。琳赛的潜艇也被撞破，幸而巴德身穿潜水服把琳赛救回钻台。巴德不顾生命危险，换上深水抗压潜水服下潜到深渊底下，冒死找到科菲带下深渊的核弹头，并拆下了弹头上的引信。就在巴德随身携带的氧气耗尽，生命垂危的时候，奇特物体再次出现，拉着巴德来到辉煌的外星人基地，挽救了巴德的性命。海面上风平浪静，探索者号开回来寻找深海之心。海底浮上一个巨大物体，外星人基地带着绝处逢生的巴德把深海之心和探索者号一齐托出海面。