故事始于气候学家杰克·霍尔在北极科考站的发现。通过冰层样本分析，他推断出全球变暖正引发北大西洋暖流中断，地球将因温室效应进入极寒冰河期。
杰克返回华盛顿后，试图说服政府采取紧急措施，然而，这一科学预警在联合国气候会议上遭到美国副总统的漠视。政客们以“经济代价过高”为由拒绝行动，认为灾难是“下一代的问题”。
与此同时，全球气候异变初现端倪：东京突降棒球大小的冰雹。
地球遭遇百年难遇的暴风雪。
世界各地因气候异常引发社会动荡。
这些零星事件如同大自然敲响的警钟，动物总能比人类要更早发现异常，却未能唤醒人类的警觉。
超级飓风与洪水灾难以摧枯拉朽之势降临。三股史无前例的超级飓风在北大西洋形成，裹挟着极地冷空气席卷北半球。洛杉矶首当其冲，巨型龙卷风群将城市撕成碎片，好莱坞标志牌被连根拔起；
随着冷锋南下，气温以每分钟10℃的速度骤降，执行任务的直升机因油管冻住而坠机，幸存的人员也在打开机舱是瞬间被冻住。
纽约则遭遇海啸级洪水，自由女神像仅剩火炬露出水面，曼哈顿街道瞬间化作汪洋。
就连巨型轮船都被冲到了街道上。
纽约的洪水尚未退去，便被极寒冻结，杰克的儿子山姆与朋友劳拉被困曼哈顿公共图书馆。他们用书本堵住门窗抵御寒风，焚烧书籍取暖，靠自动售货机的零食维生。
劳拉因帮助别人受伤患上败血症生命垂危，山姆一行人冒险穿越冰层到冻在街道上的游轮上寻找青霉素，回来时，气温急剧下降，风中摆动的国旗都被瞬间冻住，这一刻寒冷被具象化了一场与时间的赛跑就此展开，好在他们赶在寒流之前回到了图书馆。
杰克不顾政府禁令，从华盛顿徒步前往纽约。他穿越被冰封的费城，目睹宾夕法尼亚车站内数百具冰冻尸骸；在废弃货船上找到防寒服，靠着对儿子的执念穿越死亡冰原。
当杰克历经生死抵达图书馆，山姆等人已濒临极限。父子相拥的瞬间，暴风雪奇迹般停歇。镜头拉远，冰封的纽约城在阳光下闪烁，救援直升机掠过天际——人类文明的火种未灭。
幸存者走出避难所。卫星图像显示，被净化的大气层让星空前所未有的清晰。宇航员从空间站俯瞰地球，问了一句：“你见过这么蓝的天空么”
《后天》以惊心动魄的灾难场景包裹着深刻的生态警示。从杰克科学预警的失效，到山姆用《尼采文集》点燃求生之火，影片将人类置于文明存亡的临界点：当纽约图书馆的典籍化作取暖燃料，我们不禁追问——若真至“后天”，今日引以为傲的科技与文明，究竟能否承载人类抵达明天？
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洞内18度，洞外60摄氏度