人类在1993年开发出基因编辑技术CRISPR来用于治疗致命疾病的方面；但是因不法分子滥用此技术，于是在2016年被美国情报体系给勒令禁止所有相关研究。如今有一家不法企业的“基因能源公司”（Energyne）仍然秘密将CRISPR用于基因工程方面在大气层外的空间站“雅典娜一号”（Athena-1）里著手“毁灭计划”（Project Rampage）。当一只实验老鼠因服用公司开发出的病原体后突变成一只攻击性极强的变种老鼠杀害所有的研究员。空间站仅幸存的研究员凯莉·艾特金斯将三个病原体样本带回逃生舱后撤离出去，但在进入大气层期间因窗户破损而命丧于逃生舱燃尽。造成三个样本随著爆炸分散自此掉落至美国各地，其中两个分别坠至佛罗里达大沼泽地和怀俄明州森林中导致一只美洲鳄和一只红狼接触病原体后开始分别产生突变。

最后一个样本落至圣地亚哥灵长类动物园的猩猩展区，使一只白化大猩猩“乔治”（George）接触后受到感染。隔天，动物园的灵长类动物学家戴维斯·奥柯耶发现他在非洲期间从盗猎者的手中救出并且养大的乔治因为病原体接触而体形和野性开始增大。他开始想办法治疗乔治时遇到一位自愿来协助自己的基因工程学家凯特·考德威尔。凯特表示造出此病原体的基因能源公司有能力制出解药。但此时乔治的脾气变得更加火爆而冲出笼子跑到动物园外后被政府派遣的军队使用镇静剂给抓获。领导军队的特务哈维·罗素将维护乔治的戴维斯和凯特搭上美国空军运输机运至总部以做进一步隔离和调查。

在芝加哥引发这起意外事件的能源公司的执行长姐弟克莱儿和布瑞特·维登为了不让严重事态散播出去，他们派出以伯克为首的私人军队前往怀俄明去抓捕一只变种的红狼“雷夫”（Ralph）。但是雷夫的野性程度让伯克的队伍因此全军覆没之下，两人决定通过他们的公司大厦顶楼的大型无线电发出电磁波想将所有变种动物给引过来让军方将它们给一网打尽。结果导致乔治在运送期间受到电磁波的影响而逃出笼子，然后大肆破坏导致运输机开始坠落，戴维斯和凯特在最后一刻救出罗素然后搭著降落伞跳机逃过一劫，跟著运输机坠毁却仍然生还的乔治则是逃离现场加入雷夫奔至芝加哥。

等待救援时，凯特见瞒不下去而跟戴维斯坦白出她其实是五年前被能源公司解雇的前任科学家，刚开始她想要运用CRISPR试图挽救自己患病的弟弟，可是在发现维登姐弟的不法实验后决定要揭发一切，可是却因被克莱儿给陷害而入狱十三个月，让自己无法有机会去向她因病过世的弟弟跟他做出最后的道别，她自此发誓绝对不会放过克莱儿。

戴维斯跟凯特解释他曾在世界各地去阻止盗猎者猎捕濒危野生动物的期间说明他跟乔治的相遇经过，戴维斯讲解他有一次在非洲的某个国家发现乔治目睹它的亲人被盗猎者给残忍杀害，唯有自己躲进盗猎者的车子底下逃过一劫的情景，由于知道乔治在当时太年幼完全无法独立生存的情况下，所以他在讨伐完盗猎者后就顺便带走乔治并且抚养它长大。

凯特坚持跟戴维斯去拯救乔治来挽救一切，然后彻底揭发维登姐弟两人的罪行；他们在到达军方驻守地说服军官提早疏散芝加哥所有的市民不成后决定开走一架直升机赶往芝加哥，而罗素偷偷给凯特与戴维斯一个直升机钥匙和卫星电话藉以答谢救命之恩。在军方所有的阻拦行动均以失败后，乔治和雷夫闯入芝加哥四处破坏，原本美国空军派出的攻击机能够击毙它们；但是第三只变种美洲鳄“莉兹”（Lizzie）从湖中到达芝加哥造成许多逃难的市民和军方伤亡均惨重。为了阻止变种动物让伤亡持续扩大的戴维斯和凯特闯进公司大厦的实验室拿走足以让乔治恢复理性的解药；但是克莱儿和布瑞特要搭私人直升机逃走时拿走解药与枪伤戴维斯与要胁凯特至楼顶。恰巧乔治这时刚好爬至楼顶让布瑞特吓得落荒后逃抛下克莱儿，就在凯特遇险时所幸戴维斯即使赶到并且救下她，为了让乔治恢复理智帮忙阻止失控的雷夫和莉兹继续大肆破坏芝加哥，凯特便将她给藏匿的解药放入克莱儿的手包然后将克莱儿给推入乔治的手中让她被吃掉。布瑞特则是惊慌失措的逃到一楼门口，跟到达现场的罗素交换出有犯罪证据的笔电后走出门口的一瞬间被碎石给砸中身亡。

三只变种动物同时攀爬期间摧毁无线电让大厦结构严重受损而瞬间倒塌，戴维斯和凯特没来得及等到解药生效时不得不坐上失去尾翼的克莱儿私人直升机跟著大厦一起坠落后迫降至大街上。乔治因解药的生效恢复理性期间和戴维斯联手阻止失控的雷夫和莉兹，而凯特找到罗素叫他对军方打电话中止迎面而来的隐形轰炸机的炸弹空袭。雷夫和莉兹的强大力量让戴维斯和乔治陷入苦战，但乔治还是机智地将雷夫引至莉兹的方向，使它在狗咬狗之下被莉兹给咬杀。而莉兹咬断雷夫的首级的期间攻击戴维斯时一度让乔治被钢筋给刺穿胸口，但在戴维斯用尽全力用一架被击落的直升机的子弹与飞弹不停地扫射莉兹替乔治争取时间，终于让乔治用钢筋刺穿莉兹的眼部后彻底消灭掉它。

危机解除后，军方在罗素的劝说下终于取消空袭，乔治虽然体力用尽不过它依然活下来，凯特与戴维斯看到乔治还活著对此非常很高兴，罗素向凯特与戴维斯表达谢意，他们决定帮乔治找寻它真正的归宿的期间去拯救其他被困在楼上的幸存市民们。