Le climatologue Jack Hall (Dennis Quaid) avait prédit l'arrivée d'un autre âge de glace, mais n'avait jamais pensé que cela se produirait de son vivant. Un changement climatique imprévu et violent à l'échelle mondiale entraîne à travers toute la planète de gigantesques ravages: inondations, grêle, tornades et températures d'une magnitude inédite menaçant la planète. Jack a peu de temps pour convaincre le Président des Etats-Unis d'évacuer le pays pour sauver des millions de personnes en danger, dont son fils Sam (Jake Gyllenhaal). Alors que Sam est isolé à New-York où la température est inférieure à -20° C, Jack entreprend une périlleuse course contre la montre pour sauver son fils.