未來世界外星黑暗勢力為奪取地球能源"仙藤"突襲人類，上海成為最后防線。大學生江洋（鹿晗飾）追隨女指揮官林瀾（舒淇飾）加入上海堡壘，發現其秘密使命是守護連接地下能源的陸沉通道。在石涼飾演的老兵、高以翔飾演的雷達專家等灰鷹小隊成員配合下，江洋從普通學生成長為獨當一面的戰士。外星母艦持續發動軌道級打擊，林瀾在指揮中心被毀時啟動自毀程序牽制敵軍，為江洋等人爭取最后反擊時機。經過多輪慘烈巷戰，人類利用反軌道武器擊潰外星艦隊核心，但上海堡壘在爆炸中坍塌成廢墟。片尾字幕顯示幸存者繼續向太平洋防線轉移，為人類文明延續留下火種。