电影由一个女生物学家Lena（娜塔丽·波特曼）的遭遇展开。在丈夫（奥斯卡·伊萨克）失踪一年离奇出现、又突然大出血并陷入重度昏迷病危等一系列事件后，得知丈夫的上一个任务是深入并探索一个叫“The Shimmer”的幻境。
这个幻境包裹在一个巨大的、色彩斑斓的膜里面，并且逐日延伸，最终会吞灭整个世界。而Lena的丈夫是上个远征队中唯一一个生还的人，且如今生命垂危。
凯恩妻子莉娜（娜塔莉·波特曼 饰）是生物学博士。为了救丈夫，她做了一个大胆的决定：跟随志愿队，进入“闪光”。
组织上决定派出另一支由科学家组成的全女性队伍，深入其中心灯塔进行科考采样。心理学家文崔斯，地貌学家谢帕德，物理学家拉德克和医务护理人员安雅。Lena处于想要挽救丈夫生命的目的，自愿加入了这个队伍。
五人扛着枪，背着包，跨进“闪光”。前脚才跨进去……后脚就啥也不知道了。她们好像大梦一场醒来——直到清点食物时，才发现在里面至少待了三四天，而这几天的记忆已经全部消失。电子设备都能正常启动，却发不出，也接收不到信号，连指南针也不指南了。
再往里走，越走越怪……却不是怪兽、恶魔、邪恶外星人那种老套的。“闪光”里，是一个超越人类认知范围的奇异世界。生殖隔离，我们高中就学过。大概意思是，不同物种因为生殖器官、交配方式，甚至基因配对种种不同，不能跨物种生育后代。即，人跟什么鱼ooxx也生不出美人鱼。但在闪光的世界，似乎有某种东西，搅乱了基因库？
同一株植物，能长出百合、玫瑰等不同的花。鳄鱼能长出鲨鱼的牙。越接近灯塔，变态越严重：和霉菌、植物合体的士兵尸体，自然长成人体形状的藤蔓植物……
似乎，不同物种，不论死活，都在不断产生变异、复制、解构、重生。鹿长出开满梅花的鹿角（真成了“梅花鹿”）；每只鹿也不再独一无二——一对双胞胎鹿，从外形到颜色，再到奔跑的姿势都一模一样。
渐渐的，这种神秘的规律开始改变着队员……指纹在变化，五脏六腑在“流动”，思维越来越散乱。莉娜在显微镜下观察自己的血液，能看到变异细胞正在高速分裂。
片方将“闪光”定义为一团立体雾气，但边缘呈现则是平面的，同时它能折射一切光线。于是视效团队参考透纳的画，将其设计成了彩虹式的流体，有人经过它时会有明显变化，最终成了电影中塑料薄膜式的“闪光”。
X区域中的一切动植物都受到“闪光”影响，自身的DNA 被随机折射、重组，形成了各种难以名状的事物。当你以为藤蔓缠绕的屋前草地上静立的人形植物已经足够震撼，那往常的电影果然还是大大限制了大家的想象力——我们怕是没有经历过那种突破天际的想象
科考组织从陆路、水路投放无人机、动物、人员小队进行调查，通通是有去无回。一名外星人克隆成凯恩（奥斯卡·伊萨克 饰）的样子，走出了X区域，并假装成凯恩。至于走出X区域的是莉娜（娜塔莉·波特曼 饰），还是克隆人莉娜，没有标准答案。
值得注意的是，整部电影都是由莉娜的视角展开，相当于是她对科学家洛马克斯（本尼迪克特·王 饰）讲的一个故事，而关于这个故事的真实性，我们不得而知。她说的可能是真的，也可能是假的，也可能半真半假。
莉娜和她的丈夫凯恩，谁被湮灭了，还是都被湮灭了。