Dopo aver discusso con il fidanzato Ben, Michelle (Mary Elizabeth Winstead) decide di allontanarsi da casa per dirigersi verso la zona rurale che circonda la città. Giunta nei pressi di 10 Cloverfield Lane, la donna viene distratta dalla guida a causa di una chiamata di Ben e perde il controllo della vettura, provocando un incidente che le fa perdere i sensi. Al suo risveglio, Michelle scopre di essere incatenata alla parete del bunker di Howard (John Goodman). L’uomo sostiene di averla salvata, prima che nell’aria fosse rilasciato un potente agente patogeno che ha reso l’aria irrespirabile. Howard le cura la gamba ferita e si mostra molto gentile, ma Michelle sente di non potersi fidare. Nel nascondiglio è presente anche Emmett (John Gallagher Jr.), che il padrone di casa racconta di aver salvato poco prima dell’attacco. Emmett sembra a suo agio con Howard, mentre Michelle crede che l’uomo stia nascondendo qualcosa di molto losco. Dopo aver recuperato le forze, la donna decide di scappare ma la sua fuga è interrotta dall’arrivo di un’altra persona che batte disperatamente sulla porta del bunker per chiedere riparo. Constatando che la forestiera ha il volto deformato e i segni evidenti di un’infezione, Michelle si convince che Howard abbia detto la verità sull’attacco chimico. I dubbi, tuttavia, tornano a galla dopo aver scovato alcune prove, che portano a pensare che Howard potrebbe essere un pericoloso killer. Emmett e Michelle capiscono di avere poco tempo per studiare un piano che gli permetta di lasciare il nascondiglio sotterraneo. I due, tuttavia, ignorano che il pericolo è anche all’esterno…