K-19 er en sand fortælling om Ruslands første atomvåbenbærende ubåd som under jomfrurejsen i Nordatlanten i 1961 bliver ramt af en alvorlig fejl. Ubådens besætning kæmper for at undgå en Tjernobyl-lignende eksplosion, der er livstruende for besætningen og som risikerer at starte en verdenskrig mellem de to supermagter.