Sur une Terre gelée par un changement climatique catastrophique, les derniers survivants humains s'entassent dans un train qui parcourt le globe sans fin. Dans les wagons de queue, un taudis surpeuplé où règnent le froid et la faim. À l'avant, des wagons luxueux où les privilégiés s'adonnent au vin et à la drogue. Le train est un microcosme inégalitaire. Dix-sept ans après le départ, Curtis, le jeune leader des wagons de queue, déclenche une révolte patiemment préparée. Lui et ses partisans se lancent dans une course effrénée vers la locomotive, le cœur du train, où les attend le tout-puissant Wilford, dans le but de libérer tous les passagers. Mais des événements imprévus les attendent en chemin...