シェトランド諸島の僻地にある研究基地に左遷された博士候補生の研究者、シャーロット･“チャーリー”･ワグナー。チャーリーはそこで海面に浮かぶメタンの氷を発見し、その現象はカタリーナ･レーマン教授の興味を引く。一方、バンクーバー島の沖合ではクジラ類の異常な行動が見られるようになり、地元のクジラ学者であるレオン･アナワクは疑問を抱き始める。

フランスでは、地元のシェフの死を皮切りに次々と食中毒事件が発生し、セシル･ローシュ博士が調査を始める。一方ノルウェーでは、シグル･ヨハンソン博士が大陸斜面に大量発生したアイスワームの新種を見つけるが、その発見はホーヴスタッド･エネルギー社にとって好ましくないものだった。

ローシュ博士は、致死率の高い変異株のバクテリアが広がっていることに気づき、大きな不安に駆られる。ジュノー号の沈没事故にショックを受けたチャーリーとレーマン教授は、沈没した船の映像に残されていた謎の光と音を発見する。

レオンは突然変異を起こした貝と打ち上げられたシャチの遺伝子の類似点を調べようと必死になるあまりトラブルに巻き込まれるが、サトウが救いの手を差し伸べる。ヨハンソン博士はサトウに言われてホーヴスタッド社の探査許可証について確認し、どこまで許可されてしまったのかを知る。

世界各地の大陸斜面でアイスワームが大量発生していることを知ったサトウは異常現象が連鎖的なものであると確信し、レオンとヨハンソン博士を繋げることに。一方ヨハンソン博士は、謎の光と音の現象についてチャーリーが立てた仮説に興味を抱き、これまでの事象が繋がりつつあることを感じる。

世界がアイスワームに襲われ苦しむ中、ヨハンソン博士を筆頭に各国の科学者たちがチームを組み、容易には信じがたい仮説を世界のリーダーたちにプレゼンする。だがヨハンソン博士の同僚で権威ある高名な科学者の支持が得られなかったためこの仮説は信頼性を欠き、科学者たちは資金援助を得られなくなる。

家族や友人に別れを告げ、ヨハンソン博士率いるチームは未知なる生命体に立ち向かうべく北極海へ出帆する。陸ではさらに事態が悪化しているとミフネから知らされる一方、レオンとサマンサは生命体との初の交信を試みる。しかしこの前代未聞の任務は大きな危険を伴うものだった…。

チャーリーは「イールには人間を傷つける意思はなく、人類について調べているだけだ」と強く主張するが、科学者たちの意見は分裂。その後ローシュ博士によって対抗薬が見つかると、チームはその薬を海に放出すべきか決断を迫られる。