公元2019年，一場史無前例的自然災害在地球降臨，科學家們起初只是探測到全球氣温升高，洋流模式的變化，還有南北極冰川的消融，隨之而來的洪水，颶風，旱災依然沒能引起人們的注意，各國的領導者們只是將它稱之為極端天氣
某一天，可怕的風暴影響了全球人類的生死存亡就在一線之間。中國和美國兩國的科學家一起合作，創造除了由千顆衞星組成的動態防禦網絡。這種衞星系統能夠改變天氣狀況，每一顆衞星分別對應一個地區的至少一種極端天氣，這項偉大的發明被命名為荷蘭男孩取名的來源於用手指堵住大壩漏洞的男孩。
作為荷蘭男孩的創造者，傑克羅森有着荷蘭男孩之父的美譽，可是現在他卻在國會的參議院被傳喚。在國務聽證會上，參議院的議員們認為羅森不按規矩辦事，讓他對自己最近的所作所為進行解釋，指控他違反了諸多原則性問題。羅森耐着性子向他們解釋最近全球正面臨着一場大風暴，可是固執的參議員們只是將重點放在了羅森挑釁他們的權威上，他們斥責羅森要他低頭認錯。
羅森不滿這一羣參議員只會幹一些齷齪勾當，當羅森揭發他們的時候，參議員們覺得臉上無光，他們要罷免羅森的職位。
羅森的弟弟，馬克思他責備哥哥不該在聽證會上發脾氣，使得場面一度不可收拾，並且向哥哥通報了參議員的最終決定，並且參議員們認命自己來負責荷蘭男孩的地面運作，這讓兄弟倆的感情陷入了莫名尷尬的境地之中。
三年後的阿富汗大沙漠，聯合國維和部隊的裝甲車從遠處行來。在他們的前面是一片完全銀裝素裹的冰城，如此違反物理常規的奇怪現象就這樣出現在了不遠處的地平線上。
最令人不敢置信的是，在這個人煙密集的小鎮上，所有的一切都被封在了厚厚的冰層當中。數不清的人類屍體被封存在冰中，他們還保留着死亡前一秒的驚恐眼神，這些阿富汗的視頻傳回美國眾人一片譁然。
經過科學家的分析，他們知道了這次災難是由荷蘭男孩的故障導致的，荷蘭男孩衞星系統裏有一顆熱障衞星發生了嚴重的故障，導致他在飛進阿富汗上空後失控磅礴的物理力量造成了滔天大禍。
這時的國務卿們分成了兩撥，一撥人認為這種事情不應該隱瞞美國的全球盟友，另外一波人覺得事情影響惡劣，會對國家造成形象上的打擊，所以選擇將這件事情壓下。
馬克思要求堅決徹查這件事，並且公之於眾，最後決定權到了總統帕爾瑪手裏。經過再三斟酌，他們決定派遣科學家對這些事情進行調查取證。在兩星期後將荷蘭男孩兒的掌握權移交給聯合國，結束美國一家獨大的形式。
在外太空，荷蘭男孩的太空站裏工作人員馬克穆德疑慮荷蘭男孩出現的故障，違反規定潛入核心資料區盜取了資料，並且將它鎖在了自己的更衣室裏面，心虛的馬克穿過走廊，走到了一個邊緣的通道里，荷蘭男孩控制室突然出現了故障，馬克穆德所在的倉庫突然間玻璃全碎，一瞬間太空極端的温度和致命的射線吞食了馬克穆德。
這麼多年來，羅森一直過着與世隔絕的生活，他沒有想到弟弟馬克斯會來找他，瞭解了事情後他答應了弟弟的邀請。
在另一端的中國香港，當年同樣參加了荷蘭男孩的創造的科學家正龍。這一天，他結束了工作，來到了便利店購買日常生活用品。這個時候出現了奇怪的現象，地表温度逐漸升高，融化了馬路上的柏油，產生了黏滋滋的液體大地開裂，紅色的岩漿噴湧而出，燒燬了周圍的行人和車輛。幸運的鄭龍駕駛小車停在了一輛高架橋上，死裏逃生。
羅森和女兒告別後來到了荷蘭男孩號裏，新任的女首席工程師法斯賓德帶着羅森認識了現在的荷蘭男孩號工程團隊。
這次的調查主要針對阿富汗冰封事件，荷蘭男孩兒太空站工程師馬克穆德的意外死亡事件，還有香港地火災難的調查。馬克斯和阿迪撒找到一個文件名叫宙斯計劃。
他們得出結論馬克穆德得發現了系統病毒還沒有説出口就被殺害了，有人把荷蘭男孩當做武器使，並且偽裝成系統的故障。就在這時，荷蘭男孩號空間站兩百多個衞星達到了臨界點，瀕臨失控，日本東京下起了巨大的冰雹，巴西里約熱內盧海灘冰封千里，全面形成冰封世界。
莫克斯利體育場總統正在演講，馬克思發現了幕後真兇不是總統，而是國務卿戴科姆對於荷蘭男孩總統本人就是終極密碼，如果他死掉就徹底關不掉了，沙拉幫助馬克思製造混亂，帶走了總統在逃亡中眾人齊心協力殺死了戴科姆總統平安護送到了安全地點。
一切的災難被化解這個世界重新迴歸了平靜。
好萊塢災難片，往往不僅僅讓觀眾看特效，它還有一些意識形態的探討，親情扭結成的美國家庭倫理的表達，這些東西，一旦形成，慢慢就會塑造災難片的類型套路，《全球風暴》便是這種類型片的典型延續，儘管對於導演迪安·德夫林來説，這還只是他的第一部電影長片。