故事围绕着日本列岛展开。小笠原群岛北部一个七十米高的小岛一夜之间沉入海底。负责调查工作的深海潜水艇驾驶员小野寺俊夫潜入海底，在七千米深的日本海沟发现了大规模的异常现象。与此同时，日本列岛上也发生了新干线工程被迫停工、高速公路大桥垮塌等事故，各地火山活动频繁、地震不断。为此，日本政府秘密召开了专家听证会，会上发出了日本即将沉没的警报。将信将疑的政府部门立即制定了应付紧急状态的“D-1”计划，展开了绝密调查。 　　随着调查的深入以及“京都大地震”和“东京大地震”的发生，日本面临沉没的事实越来越明朗化，日本政府不得不在“D-1”计划的基础上制定了旨在拯救日本民族的“D-2”计划。当日本沉没的消息公开时，国际社会立即展开了救援活动，同时，打探日本沉没后远东局势的情报活动也开始了。因为大规模的地壳变动，日本列岛不仅有沈没到海中的危险，还有可能多次发生8级以上大地震。在大地震中受灾的小野寺和少女美咲，被救难队员的阿部救出。最后的时刻终于来到了，巨大的海啸冲入陆地，日本列岛沉没了。未来在哪里呢？新的生活该如何继续下去呢？ 日本沉没》原是畅销的预言式小说，1973年曾被搬上银幕，多年来日本影坛数度想重拍，都因资金太庞大作罢，最后东宝电影公司和TBS电视台决定携手合作，耗资超过20亿日元制作费，重现银幕奇观。原著描述地质学家深海调查，发现日本将在300天内陆沉，新版的电影将陆沉时间缩短90天，更加危急震撼。片中出现8级大地震、海底火山爆发、海啸等恐怖灾难场面，拍动画与计算机游戏出身的导演木通口真嗣，这次将面临比前一部电影“魔女潜舰”更严苛的技术考验。日本政府倾全力支持“日本沉没”的拍摄，出动防卫厅、陆、海、空自卫队、东京消防厅等机关，甚至还邀请海洋研究开发机构(JAMSTEC)担任顾问，让影片出现的气象、地壳变化等问题更真实。