1859년 그린랜드의 빙하 위로 거대한 운석이 떨어진다. 그로부터 140년이 지난 후, 덴마크의 코펜하겐. 그린랜드의 사냥꾼 어머니와 미국인 의사 아버지 사이에서 태어난 스밀라(줄리아 오몬드 분), 그린랜드에서 어린 시절을 보낸 그녀는 눈과 얼음에 대한 독특한 감각을 소유한 과학자이다. 크리스마스를 며칠 앞둔 어느 날, 평소 스밀라와 친구처럼 지내던 이사야란 소년이 아파트 지붕에서 떨어져 죽는 사건이 발생한다.
경찰은 소년이 지붕에서 혼자 놀다 떨어져 죽은 추락사로 결론 짓고 말지만, 스밀라는 눈이 쌓인 지붕 위에 남겨진 이사야의 발자국을 보고 살인 사건임을 직감한다. 그러나 아무도 스밀라의 말을 믿어주지 않는다. 혼자서 살인범 추적에 나선 스밀라는 이사야의 어머니로부터 단서가 될만한 얘기를 듣는다. 즉, 그들 모자가 그린랜드에 살던 한 해전 이사야의 아버지가 그린랜드 광업의 인부로 취직했고, 빙하 속에 뭔가를 파내는 굴착 현장에서 사고로 죽었다는 사실을 알게 된 것이다.
그녀는 그린랜드 광업 회사에서 그 모자 앞으로 보낸 연금증서를 단서로 사건을 역추적해 간다. 그와 동시에 이사야 시체의 부검을 맡은 담당의사로부터, 누군가 이사야 사망 직후 그의 허벅지에 주사바늘을 꽂아, 피부 세포 샘플을 추출해 갔다는 진술을 듣는다.
