داستان فیلم «روز پس از فردا» درباره جک هال که یک متخصص و کارشناس علم هواشناسی است. هال معتقد است که ظرف پنجاه تا صد سال آینده یک عصر یخ بندان جدید در انتظار ساکنان کرهٔ خاک است. او با دانشمندی بریتانیایی به نام تری راپسن آشنا می‌شود. آنها به این نتیجه رسیده‌اند که «روز فاجعه» بسیار زودتر از آن تاریخی خواهد بود که هال پیش بینی کرده.

جک رایان (بن افلاک) تحلیل گر سازمان سیا باید به فکر خنثی کردن برنامه های یک فرقه تروریستی باشد که می خواهند یک بمب اتمی را در یک استادیوم فوتبال منفجر کنند، هدف آنها این هست که روسیه و امریکا وارد یک جنگ تمام عیار اتمی بشوند...