В основу названия фильма заложена дата 21 декабря 2012 года[3][4], игравшая определённую роль в календаре майя.
В 2009 году американский геолог Эдриан Хелмсли приезжает в Индию к своему другу, астрофизику Сатнаму Цурутани, который проводит исследования в медном руднике глубиной 3,5 км и обнаруживает, что поток нейтрино, вызванный небывалой вспышкой на Солнце, разогревает ядро Земли, причём температура растёт очень быстро. Хотя Эдриан замечает, что подобное невозможно, так как нейтрино не взаимодействуют с веществом Земли, Сатнам предполагает, что нейтрино во вспышке преобразуются в новый вид частиц, который и оказывает влияние на ядро Земли, разогревая его. Через 20 часов Эдриан, вернувшись в Вашингтон, информирует Карла Анхойзера, главу администрации президента, и самого президента США Томаса Уилсона о том, что этот разогрев вызовет цепочку событий, которая неминуемо приведёт к глобальному катаклизму.
На саммите G8 в 2010 году, сопровождающимся акциями протеста и беспорядками, президент США в отсутствие посторонних (даже переводчиков) информирует лидеров других государств о предстоящей катастрофе. Они решают начать секретный проект по обеспечению сохранения человеческой расы в лице стратегически выбранных 400 000 человек; их разместят на специально построенных в горах Китая гигантских кораблях, названных «ковчегами». Для финансирования проекта было разрешено продавать «билеты» богатым людям по цене 1 миллиард евро за человека. В 2011 году начинается отбор произведений искусства, которые переживут катастрофу. Среди них картина Леонардо да Винчи «Мона Лиза»; при отправке её заменяют на идентичную копию. Эвакуация проводится дочерью президента США Лорой Уилсон под прикрытием сохранения произведений искусств от «фанатиков».
В 2012 году (за день до конца света), Лоре звонит директор Лувра Ролан Пикар, который присутствовал при замене «Моны Лизы», с сообщением, что бункеры с перемещёнными картинами пусты, и он собирается сообщить об этом общественности. Однако его машину взрывают в том же туннеле под мостом Альма, где в 1997 году погибла принцесса Диана.
В это же время несостоявшийся писатель-фантаст из Лос-Анджелеса Джексон Кёртис, подрабатывающий водителем лимузина у российского миллиардера Юрия Карпова, забирает своих детей на выходные у своей бывшей жены Кейт, живущей с новым бойфрендом — пластическим хирургом Гордоном Зильберманом, и едет с ними в Йеллоустонский национальный парк.