Seok-woo, um gerente de fundos em processo de separação, embarca no KTX para Busan para realizar o desejo de aniversário de sua filha Soo-an, com quem tem um relacionamento distante. Logo, o trem se transforma em um caos devido à infiltração e infecção de zumbis. As chances de sobrevivência dos passageiros, que recebem notícias sobre o desastre nacional no trem, dependem de conseguirem chegar vivos a Busan, a única cidade que respondeu com sucesso à fase inicial. A bordo do trem, Seok-woo e sua filha Soo-an, o casal Sang-hwa e Seong-kyeong, os estudantes do ensino médio Young-guk e Jin-hee, juntamente com um morador de rua e o empresário de meia-idade Yong-seok, lutam desesperadamente contra os infectados para sobreviver.