Một năm sau sự kiện Tuyệt chủng, Alice (Milla Jovovich) và các bản sao của mình dẫn đầu cuộc tấn công để tấn công Umbrella HQ, đặt tại Tokyo, giết chết toàn bộ chi nhánh ngoại trừ Albert Wesker (Shawn Roberts), người trốn thoát trong một chiếc máy bay nghiêng và phát nổ quả bom để lại một hố sâu lớn. Alice thực sự đã lên xe trước và cố gắng xử tử Wesker, chỉ để anh ta tiêm cho cô một loại thuốc chống vi-rút để loại bỏ khả năng siêu phàm của cô. Wesker được tiết lộ đã sử dụng T-Virus để có được khả năng siêu phàm của chính mình và chuẩn bị giết Alice, trước khi máy bay tự động đâm máy bay vào núi và chỉ Alice sống sót.
Sáu tháng sau, Alice tới Alaska bằng máy bay, theo dõi các chương trình phát sóng từ một thiên đường an toàn có tên Arcadia; tuy nhiên, cô chỉ tìm thấy những chiếc máy bay bị bỏ rơi và bị tấn công bởi một Claire Redfield (Ali Larter) hoang dã. Alice phá hủy một thiết bị giống như con nhện trên ngực Claire, khiến cô mất trí nhớ và vỗ về cô. Họ đi đến tàn tích của Los Angeles, nơi họ tìm thấy những người sống sót sống trong một nhà tù được bao quanh bởi hàng ngàn xác sống. Họ gặp Luther West, (Boris Kodjoe), người lãnh đạo ban nhạc còn sống từ nhà tù, Wendell (Fulvio Cecere), Crystal Waters (Kacey Clarke), Bennett (Kim Coates), Kim Yong (Norman Yeung) và Angel Ortiz (Sergio Peris -Mencheta). Với sự giúp đỡ của họ, Alice cuối cùng cũng đáp xuống mái nhà tù và biết rằng Arcadia không phải là một nơi cố định, mà là một tàu chở hàng đi dọc bờ biển. Tuy nhiên, mặc dù con tàu đã không di chuyển, nhưng không ai trong số họ phản ứng với pháo sáng cứu hộ của nhóm. Luther đưa Alice đến tù nhân cuối cùng, Chris (Wentworth Miller), người khẳng định anh ta bị cầm tù một cách giả tạo, và sẽ tiết lộ một lối thoát để đổi lấy tự do. Alice đi đến phòng tắm để tắm rửa, nhưng bắt gặp Wendell đang cố nhìn trộm. Giữ anh ta ở điểm súng, họ bị tấn công bởi một nhóm người nhiễm bệnh đã đào vào nhà tù. Họ lấy Wendell, nhưng cô quản lý để giết họ.
Tuyệt vọng, họ giải thoát Chris, người tiết lộ rằng Claire là em gái của anh ta và nhà tù có một chiếc xe bọc thép mà họ có thể sử dụng để trốn thoát. Tuy nhiên, một con quái vật cầm rìu khổng lồ bắt đầu phá cổng. Alice, Chris và Crystal đi đến kho vũ khí dưới tầng hầm để lấy thêm súng; Tuy nhiên, zombie giết Crystal trên đường đi. Luther và Claire củng cố cổng. Angel thông báo cho Bennett và Yong chiếc xe bị mất động cơ, và sẽ mất một tuần để sửa chữa. Bennett bắn Angel và đi đến Arcadia trên máy bay của Alice. Axeman phá cổng, cho phép zombie vào nhà tù. Cả nhóm quyết định sử dụng các đường hầm đào zombie để trốn vào cống. Yong bị Axeman chém làm đôi, trong khi Alice bị đánh gục. Claire bảo vệ thành công Alice, đánh bại Axeman bằng cách làm mất phương hướng, sau đó Alice giết nó bằng cách bắn vào đầu nó. Thật không may, Luther bị một thây ma kéo trở lại vào đường hầm.
Alice và Redfields lên tàu Arcadia, phát hiện ra nó hoạt động nhưng bị bỏ rơi. Claire sau đó nhớ Arcadia là một cái bẫy ô để lấy các đối tượng thử nghiệm; họ thả những người sống sót, với K-Mart (Spencer Locke) từ nhóm của Claire là một trong số họ. Alice đi theo vệt máu sâu hơn vào con tàu, nơi cô tìm thấy Wesker. T-Virus đã hồi sinh anh ta, nhưng nó chiến đấu với Wesker để kiểm soát, điều mà anh ta tin rằng DNA người mới có thể bình định; Các nhân viên của Umbrella bỏ chạy khi anh ta bắt đầu ăn các đối tượng thử nghiệm. DNA của Alice vượt trội so với DNA của anh ta, vì cô vẫn giữ quyền kiểm soát mặc dù mối liên kết của cô với virus ở cấp độ tế bào. Wesker tin rằng ăn cô sẽ giúp anh lấy lại quyền kiểm soát cơ thể.
The Redfields chiến đấu với Wesker trong khi Alice chiến đấu với Bennett, hiện đang làm việc cho Wesker. Wesker dễ dàng áp đảo Chris và Claire, nhưng Alice có thể đánh bại cả Bennett và Wesker với sự giúp đỡ từ K-Mart. Họ nhốt Bennett trong phòng với xác chết của Wesker. Bennett bị Wesker nuốt chửng khi hồi sinh. Wesker sau đó trốn thoát trong một chiếc máy bay, kích hoạt một quả bom trên Arcadia; máy bay nổ tung thay vì Alice đặt quả bom ở đó trước đó. Không biết gì về họ, Wesker nhảy dù ra khỏi vụ nổ, trong khi Luther nổi lên từ cống rãnh, bị đánh đập nhưng vẫn còn sống. Alice quyết tâm biến Arcadia thành một thiên đường thực sự và phát đi một thông điệp mới cho bất kỳ người sống sót nào khác. Khi Alice, Claire và Chris trông chừng từ Arcadia, nó được tiếp cận bởi một phi đội quân sự của máy bay Umbrella.
Trong một cảnh quay giữa các tín dụng trên một trong những chiếc máy bay, Jill Valentine (Sienna Guillory), người đã mất tích sau khi phá hủy thành phố Raccoon, đang ra lệnh tấn công mặc cùng thiết bị kiểm soát tâm trí được sử dụng trên Claire.
