La investigadora científica Sophia Assalas dirige una expedición ecológica para rastrear a un supuesto tiburón marrajo llamado Lilith en el Océano Pacífico, cerca de Hawai. El equipo de Sophia se queda atónito al descubrir que Lilith ha crecido mucho más de lo esperado y se comporta de forma inusual para su presunta especie. Sophia queda desolada cuando su marido Chris y otros tres buceadores son asesinados por Lilith mientras intentaban examinarla bajo el agua.

Tres años más tarde, Mika, una activista medioambiental de 20 años, localiza a Sophia para informarle de que ella y su equipo de activistas, que habían estado trabajando a partir de la investigación de Sophia, captaron sorprendentemente la baliza de Lilith en el río Sena de París. Al principio, Sophia no cree lo que dice Mika, ya que Lilith no debería ser capaz de sobrevivir en agua dulce. Mika intenta investigar el Sena con su novia Ben, pero Mika acaba detenida por una unidad de policía fluvial dirigida por el sargento Adil Faez.

Mika intenta advertir a Adil, pero éste no cree su afirmación de que hay un tiburón en el río. Mientras tanto, Sophia rastrea la señal del tiburón y confirma que podría ser Lilith. Adil lleva a Mika y a Sophia a ver a su comandante de unidad, Angele.

Para demostrar que el tiburón existe realmente, Sophia se une a Adil y a otros agentes para rastrear la señal de Lilith. Sin embargo, por miedo a que maten al tiburón, Mika hace que Ben desactive la baliza para evitar que Sophia y la policía localicen a Lilith, lo que provoca roces entre Sophia y Mika. Después, Mika envía un vídeo viral en el que hace un apasionado llamamiento a sus seguidores para que ayuden a devolver a Lilith al océano.

Adil descubre el trágico incidente de hace tres años cuando investiga el pasado de Sophia. Adil recuerda su propio trauma cuando perdió a compañeros durante una misión militar en su propio pasado. Más tarde, Adil se disculpa por haber maltratado a Sophia.

Sophia, Adil y Angèle instan al alcalde a cerrar las vías fluviales debido al tiburón. El alcalde se niega, ya que París se prepara para recibir una gran afluencia de turismo y publicidad debido a que la ciudad acogerá un triatlón olímpico.

Tras rastrear al tiburón hasta los pasadizos submarinos de las catacumbas de París, Ben advierte a Sophia de que Mika está reuniendo a otros activistas para rescatar a Lilith a pesar del peligro. Adil forma un equipo con los agentes Nils y Markus para asegurar las catacumbas, mientras que Sophia se une a los agentes Adama y Leopold en otro equipo con la intención de dispersar de forma segura la reunión de Mika.

Sophia se da cuenta de que Lilith ha dado a luz y todo el mundo está invadiendo su nido sin darse cuenta. Adil se sumerge en el agua para rescatar a Mika, pero es incapaz de salvarla de ser mutilada. Cuando cunde el pánico, mueren varias personas más, entre ellas Ben y Leo.

Al examinar un tiburón muerto recuperado de las catacumbas, Sophia determina que los tiburones se adaptaron de algún modo al agua dulce y remontaron el Sena para reproducirse porque París cuenta con un ecosistema que los sustenta. Sophia se sorprende al descubrir también que Lilith adquirió inexplicablemente la capacidad de reproducirse sin un macho, y que sus crías son capaces de reproducirse rápidamente sin alcanzar la madurez. Sophia llega a la conclusión de que Lilith es en realidad una especie completamente nueva de tiburón, y si no pueden detenerla, Lilith y su peligrosa prole se reproducirán indefinidamente.

Mientras Angèle dirige el dispositivo de protección del alcalde, que sigue insistiendo en continuar con la prueba de natación del triatlón, Adil trae a los expertos en bombas Poiccard y Berruti para que se unan a dos equipos de policías fluviales en la caza de los tiburones. Durante la operación, un tiburón mata a Poiccard, lo que provoca la explosión prematura de su bomba. Sophia y Adil consiguen regresar a duras penas a la embarcación de extracción.

De repente, Lilith vuelca el bote de rescate desde abajo. Los tiburones matan a los policías que caen al agua. Sophia y Adil intentan nadar tras Lilith cuando se dan cuenta de que se está redirigiendo para ir tras los nadadores del triatlón en el Sena.

Mientras los tiburones atacan a los nadadores desprevenidos, los agentes armados de la orilla disparan salvajemente al agua. Los disparos y los violentos movimientos de los tiburones alteran los proyectiles de artillería sumergidos desde la Segunda Guerra Mundial. Los proyectiles explotan en una reacción en cadena que destruye los puentes cercanos y crea una ola masiva que devasta los alrededores. Sophia y Adil sobreviven, pero también lo hace la descendencia de Lilith en el recién inundado París.