克里斯（杰西·麦卡尼JesseMcCartney饰）、娜塔莉（奥莉维娅·达德利OliviaDudley饰）、阿曼达（蒂温·凯利DevinKelley饰）等来自美国的青年男女正在进行一段快乐有趣的欧洲之旅，当他们抵达乌克兰时，经当地好友保罗（乔纳森·萨多斯基JonathanSadowski饰）的介绍，他们和另外两名客人组团，跟随当地向导尤里（DimitriDiatchenko饰）展开了一段极限旅游。所谓极限旅游竟是走入在1986年因核泄漏事故而沦为鬼城的切尔诺贝利。寻求刺激的年轻人们一拍即合，携手踏入了这个至今仍为核辐射的乌云笼罩的废城。当地颓败、死亡、神秘的氛围给了这群人前所未有的末世体验，可是他们同时发现，自己并非是这座死城中的唯一生物。随着夜幕降临，死神之手渐渐向这群胆大妄为的年轻人逼近……克里斯、他的女朋友娜塔莉和他们共同的朋友阿曼达正在欧洲旅行。他们在乌克兰基辅停留，拜访克里斯的兄弟保罗，然后前往俄罗斯莫斯科，克里斯打算在那里向娜塔莉求婚。保罗建议他们去普里皮亚特进行一次极限之旅，这是一个废弃的小镇，坐落在切尔诺贝利核电站的阴影下，也是 1986 年切尔诺贝利核灾难的所在地。克里斯反对参加巡演，宁愿继续原定去莫斯科的计划，但保罗坚持要这样做。他们遇到了导游尤里，并加入了一对背包客夫妇挪威佐伊和澳大利亚迈克尔。尤里驾驶他们穿过乌克兰，然后到达切尔诺贝利禁区检查站，在那里他们被乌克兰军方拒绝入境。然后他带他们去了他多年前发现的另一个条目。一行人在一条河边停下来，尤里指着一条巨大的变异鱼，显然能够在陆地上生活；当返回他们的货车时，看到了其他几条突变鱼。一行人担心辐射中毒，但尤里用盖革计数器保证了他们的安全。经过几个小时的探索后，尤里带他们来到一栋公寓楼的楼上，并向他们展示了近地平线上的切尔诺贝利核电站。在听到公寓另一端的噪音后，发现是一只熊穿过走廊从他们身边跑过，但没有伤害他们。一行人准备离开普里皮亚季，但尤里发现货车内的电线已被咬断。他尝试通过无线电寻求帮助，但无济于事。夜幕降临时，团队决定是徒步前往 20 公里（12 英里）外的附近检查站，还是留在原地等待救援。突然，外面传来奇怪的声音，尤里出去调查，克里斯也跟着出去。听到枪声，保罗跑出去调查，带着腿受重伤的克里斯回来，并声称尤里已被带走。当他们决定在锁着的车里过夜时，他们遭到了狗的袭击。第二天，保罗、迈克尔和阿曼达出去寻找尤里。他们沿着血迹来到一家废弃的自助餐厅，发现了尤里残缺不全的尸体。他们拿走了他的枪，并被一个生物追赶穿过建筑物，然后返回货车。阿曼达检查了她的相机，其中一张照片显示一栋公寓楼内有一个人形生物。娜塔莉留在受伤的克里斯身边，其他人则开始徒步前往检查站。在徒步旅行中，保罗、阿曼达、迈克尔和佐伊找到了一个停车场，并在那里找到了尤里货车的零件。在回来的路上，他们被狗追赶，还被溪流中的变异鱼袭击。夜幕降临，一行人回到货车，却发现货车已经翻了个底朝天，被撕成了碎片。他们找到了娜塔莉的摄像机，显示她和克里斯被人形变种人袭击并捕获。在一座老建筑内寻找两人时，这群人被更多的变种人追赶。在逃亡过程中，受伤的娜塔莉被发现并获救，但当一行人被一个神秘的年轻女孩分散注意力时，娜塔莉再次被捕。该组织的其余成员被一大群变种人包围，被迫撤退。在通过地下通道逃跑时，迈克尔被抓获。当他们继续前进时，他们发现了克里斯为娜塔莉准备的订婚戒指，但没有克里斯的踪迹。在爬梯子时，一群变种人把佐伊拖了回来，迫使阿曼达和保罗把她留在后面，从暴露的核反应堆核心旁边的通道中出现。保罗认识到极高的辐射水平导致他们的皮肤起水泡。就在他们遇到一些变种人攻击者之前，他们发现了娜塔莉的尸体。在与他们战斗后，两名幸存者在反应堆大楼外遭遇了乌克兰军队。保罗因辐射而失明，他跌跌撞撞地走向士兵，结果被士兵杀死。阿曼达失去知觉，后来在轮床上醒来。几名身穿防护服的医生告诉她，她在医院，他们会帮助她。医生们透露，这些“生物”是逃跑的病人，在意识到阿曼达“知道得太多”后，她被迫进入一间黑暗的牢房，并被重新捕获的病人包围并吞噬。