Người cứu hộ Jonas Taylor đang cố gắng cứu một số nhà khoa học trong một tàu ngầm hạt nhân bị hư hỏng khi anh thấy thân tàu bị đâm bởi một sinh vật khổng lồ. Hai người bạn thân của anh bị mắc kẹt trong cửa sập, Taylor buộc phải bỏ chạy vì nhận ra rằng cố gắng giải cứu họ sẽ khiến tất cả mọi người thiệt mạng, khiến anh buộc phải ngắt kết nối cửa với con tàu. Một lúc sau, chiếc tàu ngầm hạt nhân nổ tung. Câu chuyện của Taylor kể lại bị bác bỏ bởi bác sĩ Heller, người cho rằng Taylor là kẻ hèn nhát và bị tâm thần. Năm năm sau, tỷ phú Jack Morris gặp Tiến sĩ Zhang Minway tại một trạm nghiên cứu dưới nước trị giá 1,3 tỷ USD mang tên Mana One mà Morris đã đầu tư. Zhang và con gái ông, Suyin, một nhà hải dương học, giám sát một nhiệm vụ khám phá phần sâu hơn của Rãnh Mariana, bị che giấu bởi một dòng hydro sulfua. Một chiếc tàu lặn được cử xuống đáy biển, nó được điều khiển bởi Lori – vợ cũ của Taylor, cùng với các nhà khoa học DJ, Toshi và “The Wall”. Suy luận của họ đã đúng khi họ khám phá ra vô số loài động thực vật chưa từng phát hiện bên dưới lớp thermocline. Một sinh vật khổng lồ va chạm với chiếc tàu lặn khiến nó mất liên lạc với trạm Mana One.
Nhà khoa học James “Mac” Mackreides đề nghị cử Taylor xuống đáy biển để giải cứu nhóm của Lori. Bất chấp sự phản đối của Heller, Zhang và Mac qua Thái Lan để tìm gặp Taylor. Suyin cố gắng giải cứu nhóm của Lori nhưng bị một con mực khổng lồ tấn công. Trước khi con mực có thể nghiền nát chiếc tàu lặn của cô, nó đã bị giết bởi một con cá mập khổng lồ dài 25 mét (82 feet). Taylor, đã đồng ý giúp đỡ, đến trạm Mana One và cứu được Lori và The Wall, còn Toshi đã hi sinh thân mình khi con cá mập quay lại, cho phép những người khác chạy thoát trong khi anh ta thu hút sự chú ý của con quái vật. Quay trở lại trạm Mana One, cả nhóm biết được rằng con cá mập khổng lồ chính là Megalodon, loài cá mập lớn nhất từng được phát hiện và được cho là đã tuyệt chủng từ hàng triệu năm trước. Trong khi thảo luận về cách đối phó với nó, Meiying – con gái của Suyin chứng kiến con cá mập bên ngoài vòng quan sát, khi nó xé đôi một con cá voi lưng gù chỉ bằng một cú cắn. Cả nhóm cố gắng lần theo và tiêm thuốc độc vào con Megalodon. Khó khăn lắm họ mới tiêu diệt được con quái vật, nhưng trong khoảnh khắc chiến thắng của họ, một con Megalodon thứ hai, lớn hơn con ban đầu, xuất hiện rồi giết chết The Wall và Heller, làm Zhang bị thương nặng khi nó nuốt chửng con Megalodon đã chết. Con tàu mà họ câu con cá thứ nhất lên, bị lật.
Zhang không chịu nổi vết thương nặng nên đã chết. Đêm đó, Morris và nhóm lính đánh thuê của anh chạm trán con cá mập. Lính trên chiếc trực thăng phát hiện ra nó và thả quả mìn nổ thứ nhất, và phát hiện ra mục tiêu bất động. Morris tiếp tục ra lệnh cho họ thả tiếp quả thứ hai. Sau khi xác nhận con cá đã chết hẳn, Morris xuống chỗ con cá, và toán lính phát hiện ra đó chỉ là một con cá voi. Trong lúc tháo chạy vì biết con Megalodon sẽ quay lại, do chiếc cano phóng quá nhanh nên anh đã ngã xuống mặt nước, và bị nó giết chết. Taylor và những người còn lại ở trạm Mana One quyết tâm truy đuổi và giết con cá mập. Con Megalodon đang trên đường đến một bãi biển đông người ở Vịnh Tam Á (Sanya), Trung Quốc. Nó giết chết vài người tắm biển trước khi nhóm Mana One bật âm thanh của cá voi để thu hút sự chú ý của nó về phía họ. Taylor đã rạch bụng con Megalodon bằng chính chiếc tàu lặn của anh, sau đó đâm ống thuốc độc vào mắt nó. Suyin sơ tán cả nhóm lên một chiếc thuyền khi nhiều con cá mập khác bị thu hút bởi máu tươi và kéo đến ăn thịt con Megalodon đang bất động. Taylor hội ngộ Suyin, Mac và DJ. Taylor và Suyin lên kế hoạch cho một chuyến đi nghỉ.
