En 1961, le sous-marin nucléaire soviétique K-19 est envoyé en mission secrète dans les eaux de l'Atlantique Nord pour démontrer la puissance militaire de l'URSS. Mais à peine en mer, le réacteur nucléaire du sous-marin commence à surchauffer dangereusement, menaçant d'une explosion qui pourrait déclencher une troisième guerre mondiale. Le commandant Vostrikov et son équipage doivent affronter une course contre la montre désespérée, avec des équipements défaillants et l'angoisse d'une radiation qui tue lentement. C'est l'histoire vraie d'un équipage soviétique qui, dans l'ombre de la Guerre froide, a évité une catastrophe nucléaire au prix de sacrifices inouïs.