Kurz nachdem Seok-woo gemeinsam mit seiner Tochter den Zug nach Busan bestiegen hat, greift eine rasch um sich schlagende Infektion um sich: Die Fahrgäste verwandeln sich in blutrünstige Zombies. Seok-woo und seiner Tochter gelingt es nur knapp, zusammen mit einer kleinen Gruppe zu überleben. Doch als die Überlebenden an einem vermeintlich sicheren Bahnhof aussteigen, werden sie von einer Horde Untoter angegriffen. Ihre einzige Chance ist die Rückkehr in den Zug. Im Chaos wird Seok-woo von seiner Tochter getrennt, die sich in einem anderen Wagen versteckt. Um sie zu erreichen, muss er sich durch zombieverseuchte Abteile kämpfen. Währenddessen lassen sich die übrigen Passagiere von Angst und Misstrauen zu folgenschweren Entscheidungen treiben – mit tödlichen Konsequenzen für einige von ihnen.