Seok Woo, pria yang bekerja sebagai fund manajer dan selalu sibuk sehingga kurang memperhatikan putri semata wayangnya, Su Ahn. Di hari ulang tahunnya, Su Ahn meminta kepada ayahnya supaya diantarkan ke Busan untuk bertemu ibunya.
Su Ahn dan Seok Woo pun naik KTX menuju Busan. Di dalam kereta KTX itu, ada seorang wanita yang terlihat sedang sakit. Wanita itu kemudian berubah menjadi zombie dan mengejar serta menggigit penumpang di dalam kereta.
Pegawai kereta pun digigit dan berubah juga menjadi zombie. Begitu seterusnya hingga zombie pun jadi semakin banyak dan membuat penumpang lain ketakutan.
Ketika sedang berlari menghindari zombie, SeokWoo bertemu dengan pria berbadan kekar dan istrinya yang sedang hamil.
Penumpang di dalam kereta mendapat kabar bahwa ada tempat evakuasi di stasiun Daejeon. Penumpang pun turun, namun ternyata daerah itu sudah tersebar virus dan semuanya telah menjadi zombie. Seok Woo dan pria berbadan kekar itu sama-sama berjuang menutup pintu supaya zombie tidak masuk, sementara Su Ahn dan ibu yang sedang hamil lari ke kereta.
Pada akhirnya, mereka semua sudah di kereta namun di gerbong yang berbeda. Seok Woo, pria badan kekar, dan seorang atlet baseball berada di gerbong 9, sementara Su Ahn, ibu hamil, dan penumpang lainnya sedang berada dalam keadaan bahaya di gerbong 13.
Tiga pria ini harus melewati 3 gerbong untuk bisa menyelamatkan keluarga mereka.