Сюжет начинается в 1957 году, когда советский грузовой самолет Ан-12 выполняет секретный рейс над Антарктидой. На борту находится запертый на замок ящик с ценным грузом. Два пилота, решив завладеть содержимым, пытаются устранить трех сопровождающих охранников. Вспыхнувшая перестрелка приводит к гибели всех на борту и падению самолета в ледяную пустыню, где его на десятилетия скрывают снега.
Действие переносится в наши дни на американскую полярную станцию «Амундсен-Скотт». Помощник федерального маршала Кэрри Стетко, пережившая травму из-за предательства напарника, готовится покинуть континент после двух лет службы. Ее планы рушатся, когда пилот Дельфи сообщает об обнаружении тела в 50 километрах от базы. Вместе со старым другом, врачом станции Джоном «Док» Фьюри, Кэрри вылетает на место. Тело принадлежит геологу Антону Вайсу, который, как выясняется при вскрытии, был убит ударом ледоруба, а на его ноге обнаружена свежая рана, зашитая характерным хирургическим швом.
Расследование осложняется, когда Кэрри получает анонимный звонок от коллеги Вайса, Джона Мунни, который просит ее немедленно приехать на заброшенную российскую станцию «Восток». На «Востоке» Кэрри находит Мунни умирающим от ножевого ранения и сама едва не становится жертвой безликого убийцы в маске, вооруженного ледорубом. В попытке спастись она серьезно отмораживает руку, прилипнув к металлической ручке без перчатки. К расследованию неожиданно присоединяется агент ООН Роберт Прайс, заявивший, что следит за возможной сделкой по продаже оружия. Вместе они отправляются к последнему месту работы геологов, где Кэрри проваливается под лед и обнаруживает тот самый советский самолет. Внутри они находят взломанный ящик и понимают, что Вайс поранил ногу именно здесь, а затем был убит и сброшен с высоты. Прайс раскрывает свою истинную цель: он считает, что груз может быть ядерными материалами, а кто-то из базы связался с оружейным торговцем.
Вернувшись на базу, Кэрри вынуждена пережить ампутацию двух обмороженных пальцев. Тем временем над станцией нависает двойная угроза: из-за убийств начинается срочная эвакуация персонала, а с континента надвигается чудовищный шторм — та самая «белая мгла», когда видимость падает до нуля, а человек замерзает за секунды. Кэрри удается найти третьего геолога, Майкла Рубина, который раскрывает, что они нашли в самолете алмазы, а убийца — среди них на базе. Однако его тут же убивает нападающий, которым оказывается австралийский пилот Рассел Хейден. Хейден признается, что алмазы у него, и его запирают, но в хаосе эвакуации ему помогает сбежать сообщник.
Хейден тяжело ранит Дельфи, крадет легкий самолет и пытается скрыться, но его настигает шторм. Начинается отчаянная погоня и схватка в условиях белой мглы. Прайс успевает забрать сумку Хейдена, а Кэрри в решающий момент перерезает его страховочный трос. Убийцу уносит ураганный ветром. Кажется, что все кончено, но, вскрыв контейнеры, Кэрри и Прайс находят лишь конфеты. Это значит, что алмазы были подменены, а настоящий предатель, сообщник Хейдена, возможно, уже улетел на основном эвакуационном рейсе.
Разгадка приходит, когда Кэрри осматривает тела погибших геологов и замечает, что шов на ноге Вайса в точности повторяет шов на ее ампутированных пальцах. Это уникальный почерк одного человека — доктора станции, ее старого друга Джона Фьюри. Она находит алмазы, спрятанные в теле Вайса. Доктор, уставший от жизни, «украденной» у него Антарктидой, сознается в сговоре. Он убивал, чтобы начать новую жизнь с украденным богатством. Его последней просьбой было выйти посмотреть на полярное сияние, после чего он остается замерзать в ледяной пустыне.
Спустя шесть месяцев Кэрри, Прайс и выздоровевший Дельфи остаются зимовать на станции. Кэрри отзывает свое заявление об увольнении, прося в новом рапорте направить ее «куда-нибудь потеплее». Фильм завершается тем, что она выходит под звездное небо Антарктиды, вглядываясь в бескрайнюю, очищающую тьму.
