火山無預警噴發
故事發生在朝美兩國就無核化問題達成協議、朝鮮準備將核彈頭交給美國保管的當天。常年處於休眠狀態、自 1903 年起就未再活動的白頭山火山毫無徵兆地劇烈噴發，破壞力瞬間席捲整個朝鮮半島。首爾市中心地動山搖，高樓倒塌，立交橋像紙一樣折斷；平壤也在幾乎同一時刻化為廢墟。趙仁昌（河正宇 飾）的妻子崔智英（裴秀智 飾）身懷六甲，在首爾街頭驚慌逃命，目睹海嘯般的泥石流衝過她身邊，幾番死裡逃生才在一處避難所暫時安頓下來。
瘋狂的計劃
災難發生後，青瓦臺立即召集專家組商討對策。韓裔美籍地震學家姜奉來教授（馬東石 飾）此前一直在研究白頭山，他的理論被眾人視為”瘋話”：只有在白頭山的岩漿通道上引爆一枚大當量核彈，把岩漿通道炸開釋放壓力，才能阻止第二次、第三次規模更大的毀滅性噴發。按姜教授的模型，白頭山共會噴發四次，接下來的三次將一次比一次致命，足以讓整個朝鮮半島沉入火海。
青瓦臺高層權衡之下決定採納這個極端方案。問題是韓國沒有核彈。唯一的途徑，是秘密派遣特戰部隊潛入朝鮮，在朝鮮向美國交付核彈頭之前，半路”劫走”其中一枚。任務交給即將退役的爆破專家趙仁昌——他原本只差幾天就能陪在妻子身邊迎接孩子出生。全有京（田慧振 飾）代表青瓦臺在現場指揮整個行動。
潛入朝鮮
趙仁昌帶著臨時組建的小隊乘軍機空降朝鮮境內。飛機途中遭遇劇烈氣流，機身受損，空降變得倉促而混亂，隊員大量傷亡。落地之後，他們必須找到一位關鍵的內應——朝鮮情報局特工李俊平（李炳憲 飾）。李俊平是被朝鮮定為”叛徒”關押的雙面間諜，他掌握核彈運輸路線的情報。
趙仁昌一行人從監獄中救出李俊平，一路躲避朝鮮軍方追捕。兩人之間從一開始就充滿不信任——趙仁昌是個按命令行事的南韓軍人，李俊平則是個八面玲瓏、心思難猜的老油條。李俊平一路上不斷插科打諢、陽奉陰違，卻又幾次在關鍵時刻救了趙仁昌的命。他們搶到了裝著核彈頭關鍵部件（濃縮鈾）的裝置，但這一舉動同時觸怒了美軍——美方不願看到任何一枚朝鮮核彈落在不受控制的人手裡，出動特種部隊展開攔截。
節外生枝
核彈頭到手後，新的麻煩接踵而至。引爆裝置複雜，需要專業設備才能重新激活。李俊平沒有直接帶隊去引爆點，而是拐了個彎——他要先去普天郡接走自己多年未見的女兒順玉。對趙仁昌來說，這個”臨時行程”讓本就緊迫的任務雪上加霜，但當他看到這個小女孩的時候，也想起了遠在首爾即將分娩的妻子。
與此同時，首爾這邊也在倒計時。姜奉來教授通過衛星數據不斷更新白頭山的噴發預測，每一次修正都意味著死亡人數幾何級上升。崔智英在逃難過程中一度與丈夫失聯，她挺著大肚子穿過滿目瘡痍的街道，唯一的念想就是趙仁昌還活著。
為了激活核彈，李俊平不得不與一夥中國黑幫打交道——當年他在朝鮮情報戰中的舊線人。談判過程充滿變數：黑幫漫天要價、美軍追兵步步緊逼、趙仁昌的隊友一個接一個倒下。最終裝置被設定好定時起爆程序，時間必須精確卡在第二次火山噴發的瞬間，才能把岩漿通道真正炸穿。
礦洞深處
引爆點定在白頭山山體下一條廢棄的礦井最深處。他們驅車把核彈送到礦口時，美軍直升機已經在身後尾隨，地表開始出現第二次噴發前的劇烈震動，滾燙的火山灰開始從地縫裡冒出來。
趙仁昌原本計劃親自把彈頭送進礦井最深處——他是爆破專家，這本來就是他的活。但就在最後關頭，李俊平把他推了出去。李俊平告訴趙仁昌：你還有老婆和即將出生的孩子在等你，我女兒順玉也需要有人照顧。說完他把趙仁昌拽上最後一班撤離車，獨自扛著彈頭走進礦井深處。
趙仁昌帶著順玉一路狂奔，驅車衝出震動不斷擴大的山谷。在兩人即將被滾燙的火山碎屑追上時，礦井深處核彈起爆——一聲巨響將白頭山的岩漿通道徹底炸開，壓力一舉釋放。原本即將到來的第二、第三、第四次毀滅性噴發被完全阻止。李俊平死在了礦井裡。
一年之後
影片以一段一年後的生活畫面作結。朝韓兩國在火山危機之後開始大規模重建合作，半島局勢出現前所未有的緩和跡象。姜奉來教授回到首爾定居，繼續他的地質研究。趙仁昌活著回到了首爾，在廢墟上重建了家。他的妻子崔智英順利生下了孩子；餐桌的另一頭坐著李俊平的女兒順玉——趙仁昌兌現了對李俊平的承諾，把她接回家當作自己的女兒撫養。這頓家常的團圓飯，是對犧牲者最樸素的紀念。
一句話評價
作為一部典型的韓式災難大片，《白頭山：半島浩劫》把”朝韓合作引爆核彈拯救半島”這個聽上去像政治寓言的構想當成娛樂片來做，場面夠大、節奏夠緊。李炳憲和河正宇的對手戲是全片最亮的部分——一個油腔滑調的老特工和一個悶頭執行命令的軍人，從互不信任到生死託付，最後一段隧道裡的告別戲有那麼一瞬間讓觀眾忘記這是個 B 級災難片。不追求多高的邏輯嚴密度，只當一次過山車看，是這部電影最舒適的打開方式。