感染列岛的故事围绕着松冈（妻夫木聪饰），一名急症科医生。他接诊了一名高烧、抽搐、呕吐、内脏受损的病患，病情极其严重且病因不明。尽管竭尽全力，病患最终还是离世了。松冈并未从震惊中恢复过来，很快，医院内出现了更多类似的病例，不仅限于院内人员，还有外来人员和患者家属。整座医院陷入混乱，病毒迅速扩散。世界卫生组织派来的小林荣子（檀丽饰）调查病毒来源，并试图阻止疫情蔓延。松冈和小林原本是恋人，因工作原因分开。荣子迅速隔离了医院大楼，并要求医院收治新病人，采取优先救治有希望的病患。起初，松冈对荣子的严格措施感到不满，但逐渐被她的决心和行动所打动。病毒开始在全国蔓延，患者已达数万人，社会秩序陷入混乱。网络瘫痪，城市疾控中心停摆，日本社会面临崩溃。病毒蔓延至其他国家，人类面临灭顶之灾。电影的拍摄地之一是菲律宾，巴纳韦梯田等著名景点也出现在片中。藤龙对菲律宾的美食印象深刻，闲暇时他去集市品尝各种小吃，尽管说不出具体是什么，但吃得津津有味。影片在医疗场景上力求真实，聘请医疗顾问和医疗指导对演员进行了长达数十小时的培训，确保了医疗场面的逼真度。片中的医院场景是在新泻县市民医院旧址拍摄，这为影片增添了真实感。
