Фільм заснований на реальних подіях, що відбулися з першим атомним радянським підводним човном, який зазнав аварії через неполадки в атомному реакторі в 1961 році. К-19 — це зриме свідчення героїзму російських моряків, які служили на цьому підводному човні. Фільм демонструє героїзм капітана Олексія Вострікова, який у розпал холодної війни бере на себе командування атомним підводним човном К-19 замість її першого капітана Михайла Поленіна. Місія Вострікова — швидко підготувати підводний човен до занурення, чого б це не коштувало. Але Востріков, Поленін та члени екіпажу К-19 не могли собі уявити всього, що від них очікувалося. Вони не могли уявити, якою ціною обійдеться для них стрімкість підготовки субмарини до занурення.