Действия художественного фильма «К-19», основанного на реальных событиях, разворачиваются в 60-е годы ХХ столетия. В самый разгар холодной войны соперничество двух могущественных держав достигает апогея. США досрочно спускает на воду новую подводную лодку с ракетами “поларис”. Ответом на это со стороны Советского Союза становится первый советский атомный ракетоносец К-19 с баллистическими ядерными ракетами.
Командиром подводной лодки назначают офицера ВМС Алексея Вострикова, которому предстоит провести боевые учения в открытых водах. Ознакомившись с поставленной задачей операции “Полярный круг” Востриков докладывает начальству о том, что считает такого рода учения преждевременны, но приказ маршала не обсуждается. Вместе с командой капитан Востриков максимально быстро готовит судно к погружению и отправляется выполнять задание. Но ни он, ни старком Поленин, ни команда моряков К-19 не подозревали, какой трагедией обернутся эти учения…