Tout remonte à un an auparavant, lorsque Chicken Little, un petit poulet de Oakeys Oaks, déclenche la panique en ville en sonnant la cloche de l'école en affirmant que le ciel s'écroule. Lorsque tout s'arrête enfin, Chicken Little guide les habitants de la ville vers le vieux chêne, en leur disant qu'il a reçu sur la tête un bout de ciel qui avait la forme d'un panneau de Stop ; mais lorsque son père, ex-champion de baseball, arrive, il déclare que son fils a reçu un gland sur la tête.
En 2005, des scientifiques découvrent dans le « système solaire Gliese » (nom donné dans le film, en réalité le système planétaire Gliese 581) une exoplanète qu'ils baptisent « planète G », dont le climat semble proche de celui de la Terre. En 2006, la NASA lance le projet international Beacon pour envoyer un signal jusqu'à cette planète en construisant un système de communication cinq fois plus puissant que ceux existant alors. Chaque jour, quand le satellite Landsat 7 est à l'aplomb de la station de communication de Saddle Ridge, sur l'île d'Oahu, dans l'archipel d'Hawaï, le signal est émis vers le satellite. Celui-ci amplifie le signal pour le relayer à travers l'espace jusqu'à la planète G.
Flint Lockwood est un inventeur un peu loufoque depuis sa naissance. Sa ville natale, située sur une petite île de l'océan Atlantique, est entièrement tournée vers la pêche de la sardine. Lorsqu'un jour le monde se prend de dégoût pour ces dernières, la ville se retrouve condamnée à manger les énormes stocks de sardines restants. Flint essaye alors de trouver une solution pour permettre aux habitants de sa ville de regagner la possibilité de manger librement. Il invente donc une machine qui transformerait l'eau en nourriture, telle que des cheeseburgers, des bonbons, de la pizza ... Mais cette invention va provoquer une pluie soudaine de nourriture et déclencher des catastrophes à l'échelle mondiale.
Dans les années 1920, les parents de Katherine Coleman apprennent que leur fille possède un don pour les sciences, qu'elle doit parfaire en fréquentant une école pour Noirs (les Blancs étant dans des écoles séparées) car elle est dotée d'aptitudes intellectuelles supérieures. En 1962, devenue mathématicienne, Katherine Coleman (désormais Goble) travaille au sein d'un groupe de calculatrices humaines, sur le campus ouest du Centre de recherche Langley à Hampton, en Virginie, aux États-Unis, avec deux amies et collègues : l'aspirante ingénieure Mary Jackson et la superviseure d'équipe Dorothy Vaughan. À la suite du lancement réussi de Spoutnik 1, Al Harrison, directeur du Space Task Group, exige encore plus d'efforts de la part des employés sous sa supervision, de crainte que les Soviétiques ne mettent en orbite une bombe H pouvant exploser au-dessus du sol américain. Goble est envoyée dans son groupe pour vérifier les calculs, devenant la première Afro-Américaine à participer à ce groupe de recherche. Au début, elle est ignorée de ses collègues blancs et doit travailler à partir de données partiellement masquées (Goble n'ayant pas le niveau d'habilitation nécessaire) sous les ordres de Paul Stafford, un homme croyant en sa supériorité intellectuelle et refusant de reconnaître le travail de Katherine.
Une sorte de sphère atterrit sur Terre. En sort Klaatu, un extraterrestre d'apparence humaine (mais né d'une chrysalide) qui souhaite transmettre un message à l'humanité alors que des phénomènes étranges font leur apparition.
En 2019, une succession de catastrophes naturelles laisse la planète endeuillée. Une vingtaine de pays parmi les plus riches et les plus avancés technologiquement décident de s'unir en construisant un dispositif satellitaire visant à réguler le climat. Celui-ci est baptisé Dutch Boy (Le doigt de gamin, en français), et les États-Unis en assurent le commandement. Son contrôle opérationnel a lieu via la station spatiale internationale, considérablement agrandie et dotée d'effectifs humains importants, permettant de juguler canicules et autres tempêtes. L'Humanité est ainsi protégée. Mais, à la veille du transfert du commandement à la communauté internationale, un village complètement gelé est découvert en plein milieu de l'Afghanistan, puis une explosion de gaz frappe Hong Kong après une brusque élévation des températures. Ceci laisse penser à une utilisation détournée du dispositif, ainsi transformé en une arme qui, si elle n'est pas stoppée, pourrait provoquer une tempête d'envergure mondiale : une géotempête.
Pendant une escalade dans le désert de l'Utah, Royce Garret et ses deux enfants, Peter et Annie, accompagné de deux amis, prennent du bon temps en plaisantant entre eux. Soudain, un de leurs coéquipiers d'escalade dévisse entraînant avec lui son compagnon de cordée et Royce Garret en même temps. Celui-ci arrive à s'agripper à un piton et vu la gravité de la situation dans laquelle il se trouve, il ordonne à son fils de couper la corde qui le retient ou sinon, lui et sa sœur mourront aussi. La mort dans l'âme, Peter coupe la corde.
En 1996, deux expéditions sur l'Everest sont confrontées à l'une des plus violentes tempêtes de neige de l'histoire survenue lors de leur descente depuis le sommet. Luttant contre l'extrême sévérité des éléments, le courage des grimpeurs est mis à l'épreuve par des obstacles toujours plus difficiles à surmonter alors que leur rêve de toute une vie se transforme en un combat acharné pour leur salut.
Un virus hémorragique mortel, le virus Motaba, est introduit en Californie par un singe importé du Zaïre, se propage à la vitesse de l'éclair dans la ville de Cedar Creek, menaçant ainsi le continent américain. Premier à pressentir le terrible danger, le colonel Sam Daniels se démène pour empêcher que ce virus anéantisse la totalité de la population, tandis que l'armée se prépare à raser la petite ville.
Quatre ans après avoir perdu sa compagne Marianne lors d'une éruption volcanique en Colombie, le volcanologue Harry Dalton est employé par le Cascades Volcano Observatory (dépendant du United States Geological Survey, USGS) à Vancouver, dans l'État de Washington, au nord-ouest des États-Unis.
New York, 22 mai 2009. Une quarantaine de jeunes gens en fin d'études organisent une fête pour le départ d'un des leurs pour le Japon, Robert « Rob » Hawkins. L'action est au départ centrée sur Jason Hawkins (le frère de Rob), Lily Ford, Hudson Platt (celui qui filme avec un caméscope la soirée), Marlena Diamond et Beth McIntyre, l'ex-petite amie de Rob. Au cours de la soirée, tandis que la fête bat son plein, l'immeuble dans lequel ils se trouvent est fortement ébranlé par une brusque secousse. Intrigués, quelques convives descendent dans la rue pour s'enquérir de ce qui se passe. Un coup sourd se fait alors entendre… et la tête de la statue de la Liberté vient se fracasser violemment au milieu de la rue. En quelques minutes, Manhattan devient le théâtre d'une attaque aussi effroyable que destructrice. Une gigantesque créature digne d'un kaiju envahit la ville, qui sombre dans le chaos.
En Pennsylvanie, Frank Barnes, un conducteur de train proche de la retraite, et Will Colson, un jeune ingénieur, vont devoir s'associer au péril de leurs vies pour tenter d'arrêter le train fret AWVR 777 (Allegheny West Virginia Railroad) qui transporte des marchandises dangereuses. Ce train fou menace en effet de dérailler et de dévaster toute une région, notamment une grande ville ou vivent plusieurs milliers d'habitants et où se trouve un grand viaduc en courbe : Stanton. Ils ont 100 minutes pour trouver une solution et reprendre les commandes du triple 7.
Annie et son fiancé policier Alex, décident de faire une croisière romantique sur un paquebot. Pas de chance, leur paquebot (le Seabourn Legend) tombe aux mains d'un génie informatique qui modifie la programmation du pilote automatique. Alex tente alors de déjouer les plans du pirate et de mettre les passagers hors de danger, mais à quel prix ?
11 septembre 2001, au matin. Alors qu'une chaleur étouffante règne dans les rues de New York, Will Jimeno, du Port Authority Police Department, se demande s'il ne va pas prendre un jour de congé pour faire de la chasse à l'arc. Il se rend finalement au travail et rejoint le sergent John McLoughlin, qui commence avec ses collègues la tournée quotidienne du PAPD .