Trong phần phim trước, cựu nhân viên an ninh Alice và nhà hoạt động môi trường Matt Addison đã chiến đấu để thoát khỏi một cơ sở nghiên cứu di truyền dưới lòng đất có tên là Hive, nguồn gốc của một vụ dịch zombie. Cặp đôi này là một phần trong nỗ lực vạch trần các thí nghiệm bất hợp pháp đang được thực hiện tại đó bởi công ty dược phẩm Umbrella Corporation. Bộ phim kết thúc khi Alice và Addison bị giam giữ bởi Umbrella.
Umbrella gửi một đội đến Hive để điều tra những gì đã xảy ra ở đó; đội bị tàn phá bởi những thây ma nhanh chóng lan đến Thành phố Raccoon gần đó. Umbrella đáp lại bằng cách cách ly thành phố và sơ tán nhân viên của họ khỏi đó. Angela Ashford, con gái của nhà nghiên cứu ô dù, Tiến sĩ Charles Ashford, mất tích sau khi chiếc xe an ninh của cô có liên quan đến một vụ va chạm trong khi bị dẫn độ khỏi thành phố. Trong khi đó, cảnh sát đặc nhiệm của Đội cảnh sát thành phố Raccoon và Đội cứu hộ đặc biệt (STARS) Jill Valentine trở về khu vực cũ của cô để đề nghị các sĩ quan của cô rằng họ di tản khỏi thành phố Raccoon. Alice tỉnh dậy trong một bệnh viện vắng vẻ và lang thang khắp thành phố để tìm kiếm nguồn cung cấp, trong khi Umbrella sử dụng cây cầu duy nhất ra khỏi khu vực để sơ tán dân thường. Tại cây cầu, Valentine gặp gỡ đối tác cũ của cô, Sgt. Giếng Payton. Một zombie cắn và lây nhiễm Wells. Để đối phó với virus xâm nhập vào cây cầu, Thiếu tá Timothy Cain, lãnh đạo của lực lượng Dù ở Thành phố Raccoon, niêm phong lối ra và buộc người dân phải quay trở lại thành phố.
Sau khi bị chủ nhân của họ bỏ rơi sau nỗ lực giải cứu dân thường thất bại, binh lính của họ, Carlos Oliveira và Nicholai Ginovaef hợp tác với các thành viên của STARS còn sống sót để đẩy lùi các cuộc tấn công zombie. Vị trí của họ là tràn ngập, và Oliveira bị cắn và bị nhiễm bệnh. Tại một địa điểm riêng biệt, Valentine, Wells và phóng viên tin tức Terri Morales, sắp bị tràn ngập, mặc dù chúng được Alice cứu. Umbrella triển khai một siêu máy bay thử nghiệm đột biến mạnh, Nemesis, người giết chết các thành viên STARS còn lại trước khi tìm kiếm Alice. Tiến sĩ Ashford đột nhập vào hệ thống camera quan sát của thành phố và sử dụng nó để liên lạc với Alice và những người sống sót khác, đề nghị sắp xếp sơ tán khỏi thành phố để đổi lấy sự giúp đỡ trong việc tìm kiếm con gái ông. Anh ta đưa ra một đề nghị giống hệt với Oliveira và Ginovaef, và giải thích rằng Umbrella có ý định loại bỏ thành phố Raccoon khỏi sự lây nhiễm zombie bằng cách phá hủy nó bằng bom hạt nhân.
Alice và những người khác đi đến vị trí của Angela, nơi họ bị Nemesis phục kích. Valentine giết Wells sau khi anh biến thành zombie. Alice giao chiến với Nemesis nhưng bị thương và buộc phải rút lui riêng, thu hút Nemesis khỏi phần còn lại của nhóm. Valentine và Morales tiếp tục, đón dân thường bị mắc kẹt L.J. trên đường. Valentine gặp Oliveira và họ tìm và giải cứu Angela, mặc dù Morales và Ginovaef đều bị giết. Angela tiết lộ rằng sự bùng phát zombie là kết quả của một loại virus do cha cô tạo ra để điều trị căn bệnh di truyền mà cô mắc phải: chỉ bằng cách thường xuyên tiêm virus cho mình, Angela mới có thể sống sót, mặc dù cô cũng phải uống huyết thanh chống vi-rút ngăn chặn biến thành zombie. Alice sử dụng một số chất chống vi-rút để chữa trị cho Oliveira. Tiến sĩ Ashford đưa cho Alice vị trí của một điểm khai thác nơi một chiếc trực thăng đang chờ. Cả nhóm đi đến điểm hẹn, nhưng bị phục kích bởi lực lượng của quân đội. Thiếu tá Cain giết Tiến sĩ Ashford và buộc Alice chiến đấu với Nemesis. Alice chiếm thế thượng phong trên siêu máy bay, mặc dù cô đã ngừng chiến đấu sau khi nhận ra rằng anh ta là Matt Addison, bị đột biến bởi các thí nghiệm của Umbrella.
Nemesis bật Thiếu tá Cain và tấn công quân đội Dù, nhưng bị giết để bảo vệ Alice. Những người còn lại sống sót chiếm giữ chiếc trực thăng; họ đẩy Thiếu tá Cain ra khỏi đó và anh ta bị giết bởi thây ma, bao gồm cả Tiến sĩ Ashford đã được hình thành. Khi những người sống sót trốn thoát, quả bom hạt nhân phát nổ khắp thành phố và sóng nổ khiến cho chiếc trực thăng gặp nạn. Alice hy sinh thân mình để cứu Angela và bị đâm vào cột kim loại. Các cảnh quay trên TV cho rằng cuộc tấn công hạt nhân là một cuộc khủng hoảng của nhà máy điện của thành phố, che đậy sự liên quan của Umbrella. Alice tỉnh dậy trong một cơ sở nghiên cứu của Umbrella và trốn thoát với sự giúp đỡ từ Oliveira, Valentine, L.J. và Angela. Khi họ đang trốn thoát, Tiến sĩ Alexander Isaacs, một nhân viên cấp cao của Umbrella, tiết lộ rằng việc trốn thoát của Alice là một phần trong kế hoạch của Umbrella dành cho cô.