I 1961 ville Sovjetunionen teste sin nyeste stolthet, den atomdrevne u-båten K-19. På sitt tokt til Grønlandshavet skal besetningen teste en atomrakett, noe kaptein Polenin motsetter seg fordi båten er en prototyp og ikke klargjort for en slik manøver. Han blir derfor erstattet av kaptein Vostrikov, som har en helt annen innstilling og som utsetter båten og mannskapet for en rekke farlige situasjoner på vei mot testfeltet. En ulykke inntreffer - atomreaktorens kjølesystem lekker radioaktivt materiale. For å holde kjølingen i sjakk, må deler av mannskapet utsette seg for stråling og tragedien er et faktum.

Filmen er basert på faktiske hendelser, som er blitt hemmeligholdt i lang tid. Den omhandler blant annet inkompetanse på flere nivå, noe som slett ikke er uvanlig selv i dag, når man tenker på Kursk-tragedien som nylig rystet en hel verden.