Un commando de la Marine américaine débarque à bord de la station de forage sous-marine DeepCore afin de porter secours à un sous-marin échoué dans les profondeurs. Alors que les travaux de récupération commencent autour du submersible naufragé, l'équipage de DeepCore doit faire face à des phénomènes inexpliqués.

Une équipe composée du psychologue Norman Goodman, de son ancienne compagne, la biochimiste Beth Halperin, du mathématicien Harry Adams et de l'astrophysicien Ted Fielding est dépêchée en grand secret sur un bâtiment de guerre. Cette équipe pluridisciplinaire est préparée pour communiquer avec d'éventuels extraterrestres. La marine vient en effet de repérer, gisant par trois mille mètres de fond, un immense vaisseau spatial d'où émanent de mystérieux signaux.

Au large de la Floride, par 3500 m de fond, une équipe de géologues placée sous la direction de l'éminent Steven Beck étudie l'exploitation des ressources océanographiques. Au cours d'une sortie, Sixpack, un des membres de la mission, découvre l'épave du Leviathan, un vaisseau soviétique censé croiser dans les eaux de la Mer Baltique. De retour à bord, Sixpack présente les symptômes d'une mutation génétique, qui entraîne rapidement sa mort. Son cadavre se transforme alors en une créature visqueuse et particulièrement dangereuse. Bientôt la contagion s'étend à d'autres membres de l'équipe…

1980, Norvège. Un gigantesque gisement de pétrole est découvert dans les profondeurs des fonds marins. L'État norvégien collabore avec les États-Unis pour débuter l'extraction du pétrole. Petter et son frère font partie des plongeurs envoyés dans les eaux abyssales pour cette mission. Lors de l'une de leurs descentes, un étrange accident arrive à l'un d'eux. Commence alors une incroyable quête de vérité.