El Snowpiercer es un tren con motor de movimiento perpetuo con gente que vive en él debido a un desastre causado cuando las autoridades intentaron combatir el calentamiento global con un experimento: el desastre resultante es una nueva edad de hielo y la desaparición de casi toda la vida en la Tierra, excepto de aquellos que viven en el tren.

Los pasajeros han estado en el tren durante muchos años. Curtis (Chris Evans) lidera una revuelta de los pasajeros finales (las personas de menor rango en la sociedad del tren) en contra de los pasajeros de la vanguardia (cuanto más al frente, más élite).

Los pasajeros de la cola están hacinados y alimentados con bloques de proteínas (que parece gelatina). Curtis recibe mensajes en los bloques de proteínas periódicamente para ayudar a coordinar la revuelta. Curtis y Edgar (Jamie Bell) se abrieron paso entre varios vagones, al igual que Tanya (Octavia Spencer), ya que, al principio de la película, su hijo es seleccionado y llevado al frente del tren, sin explicación, y le preocupa que a su hijo le haya sucedido algo terrible.

Curtis y Edgar salen del "coche de la cárcel" (parece que almacenan personas en los cajones) un hombre llamado Namgoong Minsu (Song Kang-ho) y su hija, que diseñó las puertas, puede ayudarlos a pasar.

Descubren a lo largo del camino que las barras de proteína están hechas de insectos terrestres. Curtis captura al ministro Mason (Tilda Swinton) pero Edgar es asesinado en el refriega. Él dice que perdonará su vida si lo lleva al frente del tren.

Se suben a un vagón escolar, la maestra embarazada les apunta una ametralladora y el mentor de Curtis en la cola es asesinado. Curtis mata a Mason.

Mientras Curtis, Namgoong y la hija de Namgoong avanzan, cada vez mueren más y más gente, hasta que llegan a los vagones de la elite, donde están comiendo, festejando y drogándose. Namgoong y su hija cogen un montón de droga, llenando sus bolsillos, y cuando llegan a la puerta del Motor, también roban algunos abrigos a los pasajeros de élite mientras se dirigen al último vagón.

En el camino, Namgoong mira por la ventana con su hija y ven un avión que, dice, está menos cubierto de nieve, lo que lo lleva a creer que la temperatura está subiendo y pueden abandonar el tren y vivir en el mundo nuevamente.

Curtis explica que debe subirse al vagón del motor: cuando él y los demás habitantes de la cola subieron por primera vez al tren, no había bloques de proteínas o alimentos de ningún tipo y se vieron obligados a comerse el uno al otro. Dice que robó a Edgar de su madre y la mató para poder comer, porque los bebés sabían mejor. Fue entonces cuando Gilliam cortó su propio brazo y se lo ofreció a cambio del bebé.

Fue entonces cuando las cosas cambiaron, y poco después, aparecieron las barras de proteína para que no tuvieran que comerse entre sí. Él debe confrontar a Wilford al respecto.

Las puertas del vagón se abren, Namgoong recibe un disparo y Curtis se ve obligado a entrar. Wilford (Ed Harris) está adentro. Él revela por qué se llevaron a los niños, porque son del tamaño adecuado para mantener el motor, selecciona un par y luego los usa para limpiar la suciedad en el motor.

Wilford también explica que Gilliam y él idearon la guerra de clases como un medio de control de la población, pero Curtis había tenido demasiado éxito y había matado a demasiados enemigos, por lo que Wilford le había disparado a Gilliam. Wilford explica que está impresionado con Curtis y quiere que él reemplace a Wilford, pero Curtis se niega.

La hija encuentra al hijo de Tanya debajo de un panel del suelo metido en una parte del motor y Curtis pone su brazo, rompiéndolo / sacrificándolo, para que pueda sacar al niño. Namgoong lucha contra algunos de los enders frontales y coloca la bomba, pero no pueden cerrar las puertas del coche del motor, por lo que su hija detiene al pequeño y Curtis y Namgoong los bloquean con sus cuerpos.

La explosión causa una avalancha y hace descarrilar varios automóviles del tren. La hija y el niño salen del tren, ilesos, y sobre ellos, en la colina, ven osos polares.