미소 냉전이 한창이던 1961년, 소련 최초의 핵탄도 잠수함 K-19가 완성된다. 사람들의 기대 속에 항해가 시작되지만 북해 한가운데서 원자로 냉각기가 고장나는 위기에 처하고 만다.