由中國主導的國際科研項目在馬里亞納海溝深處遭遇未知生物攻擊，科研人員被困海底。前美國海軍陸戰隊深海潛水專家喬納斯·泰勒（杰森·斯坦森飾）受命前往營救，再度遭遇數年前曾令他深海逃生的史前生物巨齒鯊。喬納斯聯手中方女科學家張蘇茵（李冰冰飾）展開救援行動，通過精密操作深海探測器突破重重險境，成功解救被困人員。但營救過程中意外導致巨齒鯊突破深淵屏障重返淺海，史前掠食者在人類海域掀起致命威脅。面對失控的生態危機，喬納斯與張蘇茵團隊緊急制定作戰方案，利用聲波誘捕裝置將巨齒鯊引向近海防御區，在多國聯合行動組的協同攻擊下，最終通過高壓電磁脈沖武器將其擊斃。危機解除后，深海監測系統持續捕捉到異常生物信號，暗示著海洋生態鏈已因人類干預產生不可逆變化。