美国深海勘查潜艇“赛任1号”在一次例行任务中失事，政府命令潜艇设计师（主人公）组织一支小队，由军人和科学家组成，乘坐另一艘同型潜艇“赛任2号”下海救援。小队中有两个女性成员，其中一个是潜艇设计师的前妻。搜索的线索是“赛任1号”上的一只“黑匣子”。救援队根据线索潜航到一个非常隐蔽的海沟。途中，黄色潜艇被一个巨大的白色不明物体包裹住，艇长使用电击法驱走这个怪物。三名潜水员出艇勘查，发现海藻产生了异常的变异，变得异常巨大。其中一名潜水员遭到潜伏在海藻林间的异形生物突袭而丧命，另外两名生还者收集了一些变异的海藻后返回潜艇。为了躲避变异生物的袭击，潜艇进入了海沟的内部探险，结果发现海沟最底部有一个巨大的空洞，潜艇浮出水面，艇员们穿着类似宇航服的特种防护衣进入这个深渊。他们发现这个空洞内部竟然有人工开凿的痕迹，到处都是变异生物，有的类似巨型蜜蜂，有的类似海蛇和恐龙的杂交体，而且所有的生物身上都带有剧毒。队员们在潜艇中的通信指挥员的指示下继续深入，寻找遗失的黑匣子。然而，当他们在洞内巡视时，一只异形怪物穿破一名队员的掩护罩，进入他的体内，队员们被迫将其击毙。与此同时，潜艇上的变异海藻入侵了潜艇的饮水系统，接触海藻或者饮用被海藻污染的水都会被侵蚀，逐渐变成海藻的饲料，一名杂役兵因此而死亡。队员们划着橡皮筏返回潜艇的途中，又被水中的异形逐个消灭。潜艇设计师和两个女队员以及一个男科学家继续在洞中探险。他们在一个实验室里找到了一具干尸面前的电脑，查到了所有的机密。原来，这个海沟是美国政府抛弃的一个研究生物武器的机密基地，科学家通过基因杂交生产了大量的生物武器，但由于事故发生，所有的科学家都被那些生物杀死了。他们试图炸毁实验基地，但在一个基因交换室遇到了最可怕的怪物——一个竖挂在墙壁上的多脚海星。在大家用步枪抵抗这个海星的时候，一个男科学家被海星的触手卷走，一个女队员则被海星吸进口中。任务结束后，旧情鸳鸯回到潜艇上，但被一直呆在潜艇中的通信指挥员截住并透露了实情：原来这次行动的真正目标是取回生物实验的资料光盘，通信指挥员一步步领导队员们接近那个嗜血实验室，并且第一批返回的队员中有两个人原本可以免受异形袭击，但是他从中作梗将舱门反锁，导致那两个队员被异形拉进水中。通信指挥员实现了自己的计划，幸存的三人：旧情鸳鸯、艇长和潜艇设计师被关在寄生着变异海藻的船舱内。幸好潜艇设计师将那张要命的光盘留在手中，提出与通信指挥员合作，并将其骗入船舱中被海藻沾染而死。正当幸存者逃离危险之地时，艇长没有追随他们一起进入逃生舱，他报告他们，他在制服通信指挥员时不小心被海藻沾染了，决定自己扑灭这个机密基地。最后，那对夫妻带着光盘乘坐逃生舱逃离了可怕的深渊，回到陆地上揭露了政府的阴谋。而艇长则启动了潜艇的自毁系统，炸毁了海沟的出口，将那些变异生物永远封闭在海底深渊中。