Seok Woo, cadre toujours débordé, a peu de temps à consacrer à sa fille, Soo-an. C'est pourquoi il accepte d'accompagner l'enfant, qui veut rendre visite à sa mère, dont Seok Woo a divorcé. Le père et la fille se retrouvent dans le train TX qui doit les conduire à Busan. Mais une épidémie frappe le pays, transformant ses victimes en zombies affamés. Une jeune femme contaminée est entrée dans le train et commence à répandre le virus parmi les passagers. C'est bientôt la panique à bord...