Un terrible virus frappe la Corée du Sud et se répand inexorablement aux quatre coins du pays. À Séoul, peu après avoir embarqués pour Busan, Seok-woo et sa fille Su-an sont témoins d’une attaque de zombies dans la gare qui laisse le train sans conducteur. Une lutte sans merci s’amorce alors pour les passagers qui devront s’entraider pour arriver en vie à Busan, la seule ville où ils seront en sécurité., Une jeune femme contaminée est entrée dans le train et commence à répandre le virus parmi les passagers. Seok Woo, cadre toujours débordé, a peu de temps à consacrer à sa fille, Soo-an. C’est pourquoi il accepte d’accompagner l’enfant, qui veut rendre visite à sa mère, dont Seok Woo a divorcé. Le père et la fille se retrouvent dans le train TX qui doit les conduire à Busan. Mais une épidémie frappe le pays, transformant ses victimes en zombies affamés.