Als am 10. August 2000 das russische U-Boot K-141 Kursk zu einem Manöver der russischen Nordflotte in der Barentssee ausläuft, befinden sich 118 Besatzungsmitglieder an Bord. Schon am zweiten Tag der Übung kommt es mit einer Explosion eines Torpedos zur Katastrophe. Die Schäden sind so stark, dass die Kursk auf den Meeresboden sinkt. Von den 118 Bordmitgliedern konnten sich nur 23 Männer in einen sicheren Abschnitt des Bootes retten, darunter auch der Kapitänleutnant Mikhail Kalekov (Matthias Schoenaerts). Weil die russische Regierung Angst vor Spionage hat und das Ansehen des Landes beschädigt sieht, verweigern die Verantwortlichen zunächst jede ihnen angebotene internationale Hilfe. Auch die Angehörigen der Besatzungsmitglieder werden lange im Unklaren darüber gelassen, in welchem Ausmaß die Katastrophe die Kursk beschädigt hat. Vor allem die Frauen, allen voran Tanya (Léa Seydoux), die Ehefrau von Offizier Kalekov, fordert vergeblich eine Aufklärung. Schließlich bietet der britische Commodore David Russel (Colin Firth) seine Unterstützung an. Doch die russische Regierung bleibt stur und die Zeit läuft gegen die Überlebenden in der Kursk...