시베리아에서 부는 찬 바람이 매섭게 스치는 소련의 잠수함 기지 북쪽 무르만스크항 근처의 폴리자르니 해협. 최신 핵잠수함 '붉은 10월'가 해저 훈련을 떠난다. 이 잠수함에 새로 설치된 소음 제거 장치의 실험을 위해 시험용으로 발진한 것이다. 그러나 이것을 속임수일 뿐이고, 사실은 함장 라미우스(숀 코넬리 분)와 부함장이 미국으로 망명하기 위한 구실이었다. 초고속으로 해저 항진을 해도 아무 소리가 들리지 않는 가공할 만한 잠수함이 갑자기 항로에서 실종되자 소련과 미국에서 비상사태가 시작된다. 소련의 모스크바 정부에서는 붉은 10월을 폭파하기 위해 전함대를 동원하고, 미국의 워싱턴 정부는 이 잠수함이 핵탄두를 실은 채 미국 전역을 강타하려는 것이 아닌가 하는 불안에 사로잡혀 추격 명령을 내린다. 이제 미.소의 추격전 속에서도 붉은 10월은 미국 동부해안으로 항진을 계속하는데...