Un séisme d'une amplitude exceptionnelle est provoqué par le coulissement extrême de la faille géologique de San Andreas en Californie. La panique s'empare des survivants qui fuient les villes détruites, alors que la presque totalité du territoire de l'État risque d'être engloutie dans l'océan Pacifique. Parti en mission de reconnaissance, Ray, pilote d'hélicoptère de secours de la ville de Los Angeles, vient sauver in extremis son ex-femme coincée dans un immeuble sur le point de s'écrouler. Déterminé à retrouver sa fille prise à San Francisco, le couple tente par tous les moyens de rallier la ville en ruine. Cependant, le temps presse, car des secousses sismiques violentes continuent de se produire, et la menace d'un tsunami plane.