El 20 de abril de 2010, la plataforma de perforación petrolífera Deepwater Horizon, operada por el contratista privado Transocean, se dispone a terminar la perforación frente a la costa sur de Luisiana por cuenta de BP. El técnico jefe de electrónica, Michael "Mike" Williams, y el director de instalaciones en alta mar, James "Mr. Jimmy" Harrell, se sorprenden al enterarse de que los trabajadores asignados para comprobar la integridad de los trabajos de cementación recién terminados son enviados a casa antes de tiempo, sin realizar un registro de adherencia del cemento (CBL), por insistencia de los directivos de BP, Donald Vidrine y Robert Kaluza. Mientras Mike prepara al equipo de perforación, incluido Caleb Holloway, Harrell se reúne con Vidrine y le convence para que realice una prueba de presión negativa, que indica que el cemento no ha sellado correctamente el pozo del depósito de alta presión. Vidrine cuestiona el resultado de la prueba y ordena una segunda prueba. Tras concluir que la segunda prueba ha sido un éxito, Vidrine ordena a la plataforma que retire el lodo de perforación y la prepare para pasar a su siguiente trabajo.

Al principio, la operación transcurre sin problemas, pero el trabajo de cementación acaba fracasando por completo, lo que desencadena un enorme reventón que supera y mata a los miembros del equipo de perforación Keith Manuel, Shane Roshto, Roy Kemp, Karl Kleppinger, Adam Weise y Gordon Jones.

Una cadena de fallos en el equipo, junto con un intento fallido de sellar el pozo, incendia el petróleo, matando a Dewey Revette, Stephen Curtis, Jason Anderson y Donald Clark. Andrea Fleytas, la operadora de posición dinámica de la plataforma, intenta alertar a los guardacostas, pero su superior, el capitán Curt Kuchta, la desautoriza alegando que la plataforma no corre ningún peligro inminente, al menos hasta que la plataforma estalla en llamas, entonces Kuchta envía su propia petición de ayuda. Con el petróleo arrojándose al océano, un pelícano cubierto de petróleo vuela hacia el puente de un barco cercano, el Damon Bankston, y muere; el barco se dirige hacia la plataforma justo cuando los trabajadores comienzan una frenética evacuación, enviando un equipo de rescate tras ver que la plataforma estalla en llamas. Harrell, todavía vivo, aunque gravemente herido en la explosión, es rescatado por Mike y asume el control de la situación, sólo para descubrir que la plataforma no puede ser salvada. Aaron Dale Burkeen, un amigo íntimo de Mike, se sacrifica para evitar que una grúa en llamas se desplome sobre la tripulación superviviente, mientras Mike y Caleb consiguen rescatar a Vidrine y Kaluza y ponerlos a salvo.

Cuando cae la noche y el petróleo en llamas ilumina la zona, la Guardia Costera se da cuenta del incidente y envía un barco para rescatar a los supervivientes, que son trasladados en los botes salvavidas al Damon Bankston[aclaración necesaria]. Con todos los botes salvavidas llenos, Mike localiza la balsa salvavidas de emergencia, pero ésta se separa de la plataforma antes de que él y Andrea puedan subir a ella, lo que provoca que esta última sufra un ataque de pánico. En el momento en que el petróleo del pozo se incendia y destruye la plataforma, los dos saltan al agua y son recogidos por los rescatadores, que los trasladan al Damon Bankston, donde la tripulación superviviente llora a sus tripulantes perdidos y reza el Padre Nuestro.

De vuelta a casa, los trabajadores se reúnen con sus familias en el vestíbulo de un hotel, durante el cual el padre de uno de los miembros de la tripulación aborda a Mike, preguntándole dónde está su hijo y si ha salido de la plataforma, lo que provoca que él mismo tenga un ataque de pánico. Por suerte, su familia acude a consolarlo.

La película termina con una serie de clips que muestran las consecuencias del desastre, incluyendo el testimonio del Mike Williams de la vida real y la revelación de que Donald Vidrine y Robert Kaluza fueron las únicas dos personas procesadas por sus acciones; ambos fueron acusados de once casos de homicidio involuntario. Antes de los créditos aparecen imágenes de los once hombres que perdieron la vida. El epílogo de la película dice: "El reventón duró 87 días, derramando unos 210 millones de galones de petróleo en el Golfo de México. Fue el peor desastre petrolero de la historia de Estados Unidos".