ג'ק ראיין, נחת לשעבר ומנתח מודיעין ב-CIA, מקבל דיווח סודי מן המודיעין הבריטי כי הרוסים בנו צוללת גרעינית מסוג "טייפון" חדשה שנקראת "אוקטובר האדום" על-שם "מהפכת אוקטובר" ב-1917. הצוללת גדולה קמעה בממדיה מצוללת "טייפון" תקנית ולה שתי דלתות מלפנים ובירכתיים שמטרתן אינה ברורה. הצוללת נתונה לפיקודו של קפטן מרקו רמיוס. ראיין מגיע ללאנגלי ומדווח לממונהו - אדמירל ג'יימס גריר, על מעשיהם של הרוסים. גריר מורה לראיין לחקור את העניין מיידית וראיין נוסע לפגוש מומחה לצוללת בשם סקיפ טיילר שאומר כי ייתכן והדלתות הן חלק ממערכת "זחל" - הנעה הידרודינמית שקטה ללא חלקים נעים שסונאר לא יכול לזהות. טיילר אומר כי מנוע ה"זחל" ישמע כמו "משגל לווייתנים", אך לא כמו צוללת. מתברר כי האמריקנים ניסו לפתח את המערכת הזו בעבר, אך ללא הצלחה.
קפטן רמיוס נפגש עם פוטין, הקצין הפוליטי של הצוללת. רמיוס שואל את פוטין כמה סוכני ק.ג.ב. נמצאים על הצוללת, ופוטין מכחיש ואומר כי לא היו מספרים לו מידע שכזה. רמיוס מציע לפוטין כוס תה. השניים פותחים את קובץ הפקודות בו נכתב כי עליהם להעריך את הכשירות המבצעית של "אוקטובר האדום". פוטין מבקש להתלוות לרמיוס כשיספר לצוות על הפקודות ואילו רמיוס מכה את פוטין והורגו. הוא שופך את התה שלו על הרצפה, שורף את קובץ הפקודות ומחליף אותו בקובץ שנשא על גופו, קורא לפטרוב - רופא הצוללת ואומר כי הוא החליק על התה שנשפך ונפגע בראשו. רמיוס לוקח את מפתח הטילים של הקצין הפוליטי וכעת בידיו הכוח בלעדי לשגר טילים אם יבחר. רופא הצוללת מנסה למחות בקול רפה, אך רמיוס משתיק אותו.
בינתיים, בתוך ה"דאלאס" - צוללת בצי האמריקני, טכנאי סונאר דרג שני רונלד ג'ונס מזהה את פעילות ימית חריגה. האלגוריתם לזיהוי קולי אומר כי מדובר בצוללת "טייפון" מסוג לא ידוע. קפטן הצוללת בארט מנקוזו, מורה על התחקות אחר הצוללת, מתוך ידיעה כי בשל רעש המדחף, לא ידעו כי הם במעקב, כל עוד יישארו בשטח המת של הצוללת הלא ידועה. ג'ונס עוקב אחרי תנועת הצוללת עד שלפתע מפעיל רמיוס את מנוע הזחל והיא נעלמת מן המסכים.
רמיוס יודע כי הצי הסובייטי ירדוף אחריהם, על-כן הוא משיג את שיתוף הפעולה של הצוות באומרו להם כי הם נמצאים בתרגיל לבדיקת כשירות מלא אל מול הצי הסובייטי כולו, וכי הצי ינסה כל שביכולתו כדי לעצור אותם. הפרס לצוות הצוללת הוא מעגן בקובה בה השמש חמימה כמו הידידות.
ראיין מגיע אל הבית הלבן ונפגש עם גריר. ראיין ממהר לדווח לו את שלמד, אך גריר כבר יודע הכל ואומר לג'ק לתת תדרוך לג'פרי פלט - היועץ של הנשיא לביטחון לאומי. הם למדים כי הצי הסובייטי כולו נמצא בתנועה ואינם יודעים את פירוש הדבר. בתדרוך מגיעה ידיעה כי רמיוס שלח מכתב לאדמירל יורי פדורין - הדירקטור הצפוני של הצי האדום. תוכן המכתב אינו ידוע, אך פדורין דרש פגישה עם ראש הממשלה הסובייטית ויצא משם עם פקודות למצוא את "אוקטובר האדום" ולהטביע אותה. משתתפי הישיבה נכנסים לדיון סוער בקשר למשמעויות הדבר, וההבנה נוחתת על ראיין כי רמיוס מנסה לערוק.
ג'פרי פלט מוכן לשקול את האפשרות הזו, בתקווה להשיג את הצוללת ששוויה הוא מיליארדי דולרים ובעלת טכנולוגיות מתקדמות. הוא מורה לראיין להוכיח כי הוא צודק בתוך שלושה ימים, אחרת יצטרכו לאתר את "אוקטובר האדום" ולטבע אותה.
רמיוס עורך ישיבה עם קציניו, אותם בחר בעצמו. כל הקצינים רוצים לערוק לארצות הברית, איש איש וסיבותיו. רמיוס מתגעגע אל השלווה שחש כילד, כשסבו לימד אותו לדוג. מותו של פוטין מערער אותם, חששותיהם גוברים והאפשרות לשוב לרוסיה עולה, אך רמיוס אומר להם כי הוא שלח מכתב לפדורין, ובו הכריז על כוונתו לערוק. הקצינים מתרעמים כי הוא גילה על תוכניותיהם מראש, אך רמיוס אומר כי מטרת המכתב הייתה להמריץ אותם, כמו שהרנאן קורטס שרף את ספינותיו כאשר הוא הגיע אל "העולם החדש".
טכנאי הסונאר ג'ונס אינו מוכן לוותר וממשיך להאזין להקלטות הסונאר. הוא מריץ את האלגוריתם לזיהוי קולי ומקבל תשובה כי הצליל הוא "תזוזות מאגמה". הוא מריץ את הצליל במהירות גבוהה פי 10, ומתקבל צליל מחזורי. כך מבין ג'ונס כי הצליל הוא מעשה ידי אדם. הוא מחשב את המסלול ומבין כי הצוללת תעבור דרך רכס ימי שנקרא "תאומי ת'ור". ג'ונס מספר על ממצאיו למנקוזו והלה מחליט לארוב ל"אוקטובר האדום" בתחתית נתיב הצטלבות שנקרא "אדום 1".
ראיין מגיע אל נושאת המטוסים האנטרפרייז ומספר למפקדה על התאוריה שלו כי רמיוס רוצה לערוק. הקפטן מקשה ואומר לו כי עליו לקחת את הצוללת כאשר צוותה מאמין שהיא אינה בידי האמריקנים, אחרת ההשלכות לכך עלולות להיות חמורות. ראיין מבין כי רמיוס מתכנן לשכנע את הצוות לרדת מן הצוללת בטענה של דליפה גרעינית.
ביטחונו של רמיוס גובר והוא מנווט בין הערוצים במהירות מסחררת למורת רוחם של קציניו שמתחילים להאמין כי העריקה היא טעות. פקודות הניווט של רמיוס צולחות, שכן הוא מכיר את הנתיבים כמו את כף ידו, אך לפתע מערכות הקירור במנוע ה"זחל" מפסיקה לתפקד ונאלצים לכבות אותו כדי למנוע פגיעה קשה. רמיוס מסרב לעצור ואומר למכונאי להמשיך עם מנוע המדחפים, למרות שההנעה לא תהייה שקטה.
ג'פרי פלט - היועץ של הנשיא לביטחון לאומי נפגש עם השגריר הרוסי, וזה מכחיש כי ידוע לו על פעילות ימית חריגה. פלט מזהיר כי קרבה של כוחות ימיים ואוויריים של הרוסים והאמריקניים היא מסוכנת מטבעה ועלולה להוביל אף למלחמה. השגריר מתרצה וטוען בפני פלט כי הצי הסובייטי איבד את הקשר עם "אוקטובר האדום" והסיבה לפעילות הימית היא החיפושים אחריה במשימת הצלה דחופה, שכן רבים מבין אנשי הצוות מקושרים אל המפלגה.
מטוס רוסי משגר מצופי סונאר בקרבת "אוקטובר האדום" והם מגלים אותה שכן ההנעה אינה שקטה יותר. המטוס משגר טיל טורפדו שננעל על "אוקטובר האדום" וסוגר עליה. "אוקטובר האדום" משחררת אמצעי נגד כדי להסיט את הטורפדו, אך הוא נועל עליה שוב. לבסוף פונה רמיוס עם הצוללת קרוב מאוד לרכס ימי והטורפדו ננעל על הרכס ומתפוצץ עליו. המכונאי של "אוקטובר האדום" מגלה כי הייתה חבלה במערכת הקירור של מנוע ה"זחל".
על סיפון ה"אנטרפרייז" יש התנהלות כאוטית של כוחות אוויריים וימיים בשל צוללות של הצי הסובייטי שעגנו מול ערי החוף המזרחי של ארצות הברית. קרבת הכוחות מעוררת מתחים רבים ומגיעות בקשות רבות מטייסים לפתוח באש. ראיין שרואה את תנועת הכוחות על הצג מבין שהצי הסובייטי דוחף את רמיוס אל ההרג, כמו שכלבי צייד דוחפים את הטרף אל הציידים. הוא מבחין בצוללת ה"דאלאס" המרוחקת קמעה מן השאר ושואל את הקפטן לפשר הדבר והלה אומר לו כי ב"דאלאס" בוחנים את "תנועות המאגמה" שזיהה המחשב. ראיין מבין כי ה"דאלאס" מצאה את "אוקטובר האדום" ומסתכן מאוד בטיסת מסוק במזג אוויר קשה ביותר כדי להגיע אל ה"דאלאס".
רמיוס נוקט בתכסיס הימי "איוואן המשוגע", בו הצוללת מסתובבת במהירות כדי לבדוק אם משהו נמצא בשטח המת שלה. הצוללת עוקפת לחלוטין את ה"דאלאס" והם אינם מגלים דבר וחוזרים לנתיבם המקורי.
השגריר הרוסי פוגש בג'פרי פלט בפעם השנייה, ומספר לו כי רמיוס איבד את שפיותו וכי במכתב ששלח לפדורין נכתב כי בכוונתו לשגר טילים אל עבר ארצות הברית. ראיין מגיע אל ה"דאלאס" ופוגש במנקוזו ומספר לו כי הוא סבור כי רמיוס רוצה לערוק. מנקוזו כבר קיבל פקודות מן הצי האמריקני לצוד ולהשמיד את "אוקטובר האדום". "אוקטובר האדום" אינה מודעת לנוכחות ה"דאלאס" שמחכה לה עם טורפדו חמושים ודלתות טורפדו פתוחות. ראיין מצליח בעורמה לשכנע את מנקוזו לא לפתוח באש מיידית ולנסות לתקשר עם רמיוס.
התכסיס של ראיין מצליח: רמיוס נוקט ב"איוואן המשוגע" שוב וכשהוא מבין שה"דאלאס" אינה יורה הוא מאותת לה לעלות לגובה פריסקופ ולתקשר דרך קוד מורס. ראיין מקריא למנקוזו שמאותת לרמיוס שאם ברצונו לערוק, עליו לשוט דרומה. ראיין אומר למנקוזו כי לדעתו הם אכן יאלצו להטביע את "אוקטובר האדום".
המכונאי של "אוקטובר האדום" מפעיל את אזעקת הדליפה הגרעינית. הצוללת עולה כדי להתאוורר באוויר האוקיינוס והצוות עולה על גג הצוללת בסירות הצלה. לפתע מגיעה ספינת מלחמה אמריקנית ומאותתת ל"אוקטובר האדום" להישאר במקומה ולא לצלול. רמיוס אומר כי בכוונתו לצלול עם הקצינים ולהטביע את ספינת המלחמה כדי למנוע מצב בו יעלו עליהם האמריקנים. מסוק יוצא מן הספינה ומשגר טורפדו אליה. הטורפדו מתקרב, אך ג'יימס גריר נמצא על סיפון ולחוץ על כפתור ההשמדה העצמית של הטורפדו. ראיין, ג'ונס ומנקוזו נכנסים לצוללת קטנה ומתחברים על "אוקטובר האדום". הם עולים עליה ורמיוס מגיש למנקוזו את הצוללת בתמורה למקלט מדיני.
באותו הזמן, קפטן טופולב, רב חובלה של הצוללת "קונובאלוב", מצליח להגיע אל "אוקטובר האדום" ותוקף אותה. הצוללות האמריקניות לא מסוגלות לפתוח באש עקב אי קבלת הוראה לכך, וכתוצאה מכך טורפדו נורה לעבר ה"אוקטובר האדום", אך רמיוס סוגר את המרחק אל הטורפדו במהירות. הטורפדו לא הספיק להידרך עקב הקרבה אל ה"קונובאלוב", ו"אוקטובר האדום" מצליחה לשרוד.
מתברר כי על "אוקטובר האדום" אכן נמצא סוכן ק.ג.ב. שמנסה לסכל את העריקה. הוא יורה על רמיוס שניצל על ידי ואסילי שנהרג בחילופי היריות. הסוכן יורד אל מדור הטילים בכוונה לפוצץ טורפדו בבטן הצוללת, אך ריאן ורמיוס משיגים והורגים אותו.
טופולוב מסיר את אמצעי הביטחון מן הטילים ויורה שנית, אך מנקוזו חוצה את נתיבו, הטורפדו ננעל מחדש על ה"קונובאלוב" ומשמיד אותה. הפיצוץ מן ה"קונובאלוב" ניכר על פני הים והמלחים מ"אוקטובר האדום" טועים לחשוב כי היא הושמדה.