O proprietário da fábrica farmacêutica bioquímica, Franklin (interpretado por Samuel L. Jackson), forneceu fundos substanciais para a investigação da Dra. Susan McAlester (interpretada por Saffron Burrows) sobre medicamentos contra a doença de Alzheimer. Susan e a sua equipa de investigação, num centro de pesquisa submarina bem equipado, extraíram proteínas do cérebro de tubarões e injectaram-nas em células cerebrais humanas necróticas. Para extrair mais proteínas cerebrais de tubarão, Susan aumentou simultaneamente a capacidade cerebral dos tubarões. Esta acção tornou os tubarões, inicialmente usados como cobaias, mais fortes e inteligentes. O especialista em tubarões Carter (interpretado por Thomas Jane), ao conviver diariamente com os tubarões, percebeu o seu comportamento anómalo e alertou Susan, mas foi ignorado. Finalmente, na última experiência, os ferozes tubarões que antes serviam como cobaias humanas desencadearam a sua vingança contra a humanidade...