在上一集中，爱丽丝（米拉·乔沃维奇 饰）成功救出了被冷冻的同伴们。然而，他们却在离开之际遭遇了雇佣兵的追击，最终惨遭杀害。T病毒的出现使得红皇后（Megan Charpentier 饰）的程序出现错误，她变得残暴嗜血，决心要杀死最后的人类以毁灭地球。面对这个强大的敌人，唯一的希望就是爱丽丝一人。
然而，此时的爱丽丝却失去了能力，被保护伞公司囚禁在位于海底的秘密基地中。威斯克（肖恩·罗伯茨 饰）通过病毒侵入了保护伞公司的系统，放走了爱丽丝，并告诉她，她是人类最后的希望。为了拯救人类，他们必须冰释前嫌共同抵抗更强大的敌人。
爱丽丝在途中遇到了保护伞公司的前员工艾达王（李冰冰 饰），两人一路上奋勇杀敌，结下了深厚的友谊。同时，爱丽丝的旧日战友们也组成了一个小分队，从外向内进行突围。
保护伞公司在海底建造了逼真的模拟城市，并使用克隆人作为T病毒的实验对象。为了抵达出口，爱丽丝一行人必须穿越东京、纽约、华盛顿和莫斯科四座城市，而每座城市中都有属于它的丧尸们在蠢蠢欲动。
