进化生物学家玛歌与警探文生达歌达，遇上一连串的谋杀案，案发地点都在玛歌工作的自然历史博物馆，为了解开谜团，两人必须运用玛歌所有的进化论专业知识，共同追缉这个可怕的杀人魔...
在纽约市，蟑螂正在传播致命的“斯特里克勒氏病”，该病夺走了该市数百名儿童的生命。由于无法开发出治疗该疾病的方法或疫苗，疾病预防控制中心副主任彼得·曼博士招募了昆虫学家苏珊·泰勒博士。作为回应，泰勒博士利用基因工程创造了她所谓的“犹大品种”，这是一种螳螂和白蚁的杂交种，可以释放一种酶，加速蟑螂的新陈代谢，其效果是蟑螂燃烧卡路里的速度比蟑螂快。可以滋养自己，从而饿死。携带这种疾病的蟑螂被成功消灭，彼得和苏珊后来结婚了。
三年后，一名牧师被一名奇怪的袭击者追赶并拖到地下。唯一的目击者是 Chuy，一个患有自闭症谱系[4]的男孩，患有模仿声音（一种模仿噪音的心理模式），他对他不相信的监护人（一位名叫曼尼的移民地铁擦鞋工 ）称袭击者为“有趣的鞋子先生”。后来，两个孩子从地铁里把一种“奇怪的虫子”卖给了苏珊，她对它进行了测试，发现它与犹大品种相似。最初，她认为这是不可能的，因为她释放的标本都是雌性，并且设计的寿命只有几个月，这应该确保该品种在一代后就会灭绝。在她进一步检查昆虫之前，它被一个从窗外逃出来的奇怪人物偷走了。在通知警方后，她后来咨询了她的导师盖茨博士，盖茨博士对在城市污水处理厂发现的一个更大的标本进行了尸检，发现它的器官已经完全形成，这意味着犹大品种不仅还活着，而且已经发展成为一种能生存的物种，在城市地下 有相当大的栖息地。
为了寻找更有价值的标本，孩子们沿着轨道走下去，在那里他们发现了一个大卵囊，然后被同一个奇怪的袭击者杀死。与此同时，Chuy 进入已故牧师的废弃教堂寻找“滑稽鞋先生”，结果被绑架。彼得、他的助手乔什·马斯洛和MTA官员伦纳德·诺顿进入维修隧道进行调查，但彼得和伦纳德被困住了，于是派乔什寻求帮助。苏珊在火车站台上遇到了一个穿着风衣的神秘男子。当她接近它时，这个人形展开为一只人类大小的昆虫。该生物绑架了苏珊并将她带入隧道。与此同时，乔什找到了一条出路，但被犹大发现并杀死。曼尼也进入隧道寻找楚伊，并遇到了苏珊，他与彼得和伦纳德一起救了苏珊，他们把自己关在火车车厢里。
苏珊推测，犹大品种加速的新陈代谢使它们能够以类似的加速速度繁殖，导致它们在短短三年内进化了数万代，发展出肺部，允许增加体型，并具有模仿人类猎物的能力。该小组制定了一个让汽车移动的计划：在工作时使用死虫子的残骸来掩盖它们的气味，彼得将打开电源，曼尼将切换轨道。苏珊预计，除非犹大能够杀死殖民地中唯一能生育的雄性，否则他们将遍布整个隧道并占领整个城市。当曼尼试图到达轨道开关时，发现了楚伊，他因模仿虫子用于通讯的咔嗒声而得以幸存，但在他们逃脱之前，曼尼被雄性犹大杀死。苏珊意识到曼尼已经离开太久了，于是去寻找他，但只找到了楚伊。伦纳德受伤的腿开始大量流血，他知道这种气味只会刺激这些生物并危及整个群体，因此他在被杀之前制造了一个转移注意力的方法，让其他人可以逃脱。彼得找到了一个升降机，把苏珊和楚伊放进去，但留下来永远消灭这个品种。他被追进一个有数百人筑巢的房间，并通过点燃一根松动的煤气管将它们全部炸毁，然后潜入水下安全。
然而，雄性犹大逃脱了爆炸并追赶楚伊，但苏珊分散了它的注意力，苏珊将其引诱到迎面驶来的火车的路径上，火车碾过它。两人成功到达地面，苏珊认为彼得在爆炸中死亡。然后，她看到了看似另一个犹大的人，却发现实际上是活生生的彼得。影片以三人重逢、拥抱而结束。