La storia del film è ambientata in un mondo semideserto, dove i cambiamenti climatici hanno dato vita ad una nuova era glaciale che ha sterminato gran parte della popolazione. I pochi superstiti si trovano a vivere sullo Snowpiercer, un treno in costante movimento intorno alla Terra grazie a un motore perpetuo. All’interno di esso si è generato un microcosmo di società umana, dove però non mancano le distinzioni sociali. Nelle ultime carrozze, infatti, vi sono le persone meno abbienti, nutrite solo di barrette proteiche. Nei vagoni anteriori sono invece collocati gli abitanti più ricchi.

Questa disparità crea naturalmente lotte interne e malcontenti, soprattutto perché i bambini delle persone più povere vengono sequestrati e resi schiavi. Chiunque si oppone a tale condizione, viene inoltre punito severamente. I due protagonisti, Curtis ed Edgar, iniziano però a tollerare sempre meno la situazione e iniziano ad escogitare un piano d’attacco che possa condurli alla testa del treno, dal suo inventore in persona. Per riuscirci avranno bisogno di un vero e proprio esercito a loro disposizione. Ma questo potrebbe non bastare, poiché il treno nasconde più ostacoli del previsto. Una volta che il loro piano ha inizio, però, non sarà più possibile tornare indietro.