时间已经过去了七年，外星怪兽已经冲破了禁区封锁，拓展到世界各地。人类不再处于地球食物链的顶端，不得不为生存而挣扎。为了保护美国的利益，很多士兵被派往了国外与外星怪兽作战，但取得这场战争的胜利希望渺茫。 诺亚是一名老兵，他新接到一项命令：深入怪兽的核心区去解救一名困在那里的美国大兵，然而这项任务遭遇意外，诺亚的通讯和运输都被切断，队友只剩下一个刚刚从军校毕业、毫无实战经验的小鬼——并且他的兄弟还是诺亚...
在毫无征兆的一个晴朗日子，一枚导弹笔直飞来，将国际大都会东京都内极具代表性的彩虹桥炸为两截。该事件在都内引起不小的骚动，此后不久，警视厅公安部外事三课的警部高畑慧（高岛礼子 饰）带着相关视频资料找到藤田继次（筧利夫 饰）所统率的特车二课，经分析发现这次袭击来自于那架自卫队不久前失窃的新型战斗直升机AH-88J2改“灰色幽灵（Grey Ghost）”。经高畑之口得知，该恐怖事件与拓植行人、灰原零（森カンナ 饰）有直接的关系。而在纷乱的实践中，特车二课则面临着被撤消的危险。 东京一千万人口沦为暴动分子的人质，面对前所未有的危机，泉野明（真野惠里菜 饰）和她的LABOR能否力挽狂澜？
几十年来，科学家们一直在推测木卫二可能是除地球之外，太阳系中唯一一个有大量液态水存在的地方。因为木卫二的表面照片与地球海洋上的冰的照片相似，冰壳上布满了各种陨石撞击留下的坑坑洼洼，不少科学家推测，在木卫二的冰壳之下或许有着太阳系中最大的液态水海洋，海洋下面可能存在着有单细胞生命。而这一“生命可能”的理论正是电影《欧罗巴报告》的核心。
效力于某知名搜索引擎公司的程序员加利·史密斯（多姆纳尔·格利森 Domhnall Gleeson 饰）幸运地抽中老板纳森（奥斯卡?伊萨克 Oscar Isaac 饰）所开出的大奖，他将受邀前往位于深山的别墅中和老板共度假期。在与世隔绝的别墅中，纳森亲切地接待了这位员工。 事实上他邀请加利到来还有另一个目的，那就是协助他完成其所开发的智能机器人的测试。天才一般的纳森研制了具有独立思考能力的智能机器人伊娃（艾丽西亚·维坎德 Alicia Vikander 饰），为了确认她是否具有独立思考的能力，他希望加利能为伊娃进行著名的“图灵测试”。似乎从第一眼开始，加利便为这台有着宛如人类般姣好容颜的机器人所吸引。 在随后的交流中，他所面对的似乎不是冷冰冰的机器，而更像是一个被无辜囚禁起来的可怜少女……
雅克是Roc机器人公司的保险代理，他受雇调查一宗人为操控机器人的案，而在整个搜集证据和调查的过程中，他的发现将会彻底的影响到人类的未来。
利亚姆从车祸中醒来，却不记得他是谁。当他走进小镇寻求帮助时，他发现只有死人，所有的人都有着奇怪苍白的眼睛。利亚姆的第一感应是，一种病毒出现在空气中。但他很快就发现了可怕的真相：“任何一个在离他50英尺半径范围内的人都会立刻死亡。”
