距上一次与外星植物的战争已过去十年，人类逐渐恢复。一艘由张正率领的导弹驱逐舰正在中国东海执行巡逻任务。突然天上掉下一块大面积空间站残骸砸入海底。接着中国航天局监测到大气层外有大量物体正进入大气层。只见驱逐舰上方掉落大量被火焰包裹的残骸碎片。危险之际，舰上近防炮急速开火击落残骸，得以幸存。而东海周边海滩及城市地区也遭受碎片袭击。解放军陆海军司令派出相关队伍前往事发区域与医护人员、消防队和警察共同调查救援。

另一边隐居城市公寓的生物学教授劳伦斯在电视新闻看到这一幕，并看到了自己多年未联系的儿子张正正担任中国驱逐舰舰长。劳伦斯通过电话得知妻子和儿子的事情后悔恨自己抛弃了他们。在海军司令的帮助下终于联络上张正。随后劳伦斯孤身一人前往海滩调查。而坠入东海深处的母体已在体内大量产卵。中国国家海洋局派出一艘探测船前往调查。海滩上的劳伦斯发现地上的植物尸体，很像当初进攻地球的外星植物，并带回化验。在经过与航天局局长的通话后确定了该植物就是当初被人类遗忘在天空的国际空间站里的植物。劳伦斯将标本带回实验室，同时水下探测器也发现残骸中的植物尸体，却不料被母体直接吞下，远处张正通过雷达侦测到事态不对，赶紧让其撤离。而带回标本的劳伦斯经过研究，发现此植物DNA已开始自我进化，不再惧怕肌肉溶解剂，但同时也发现了其致命弱点，外星植物每隔一段时间就会回到母体身边并向外排出一种叫TP的毒细胞，如利用这种毒细胞即可杀死海底母体。

这时母体已开始大量排出外星植物利用海底沙子掩护向城市逼近。而城市中的伤员还没撤出，海滩远处就掀起巨浪袭来。一时间城市被海水淹没，外星植物从水里倾巢而出，袭击着城市并准备占领整个东海。张正与另一艘驱逐舰拼死抵抗，但寡不敌众。张正撤退到赶来的航母编队与之形成最终火力网，而日韩俄派出舰队在朝鲜海峡集结准备抵抗外星植物。海水入侵的城市突然停电加上外星植物入侵，劳伦斯被困公寓，情急之下，陆军司令派出精锐特种部队拯救劳伦斯。

另一边航母舰队拼死抵抗，舰载机起飞轰炸。但母体外壳坚硬，造成不了伤害，战机也被母体藤蔓卷入海底。母体下方继续涌出无数外星植物。舰队垂直发射系统，发射大量反舰导弹，外星植物死伤惨重，但仍前赴后继。

而特种部队成功救出劳伦斯并带其回总部研究对付母体方法。经过讨论，大家一致决定待外星植物返回母体排毒时，利用补给舰在事发海域现场打捞外星植物尸体并现场提取HB毒细胞并放入核潜艇鱼雷中，打入母体排卵口。劳伦斯到达现场后与儿子张正终于见面，在成功提取尸体里的TP毒细胞后。张正与劳伦斯一同前往执行任务。

潜艇编队来到母体水下，仅有张正的核潜艇装有三枚TP毒细胞鱼雷。前两枚鱼雷被外星植物挡住后，在其余核潜艇鱼雷的掩护下，利用空隙与时间差将最后一枚TP鱼雷，打入母体体内。一时间母体与其他外星植物全面瓦解，人类再次得救。大家欢呼着，拥抱着，城市海水也随之退散，幸存的人们走出街头仰望天空。

片尾彩蛋：火星上那只最大的母体皇后破壳而出。