Un satélite artificial descubre en la Isla Bouvetoya, frente a la Antártida, un foco de calor procedente de lo que parece una antigua pirámide. Charles Bishop Weyland (Lance Henriksen), director de la corporación Weyland Industries y propietario del satélite, decide reunir a un grupo de expertos para ir a investigarlo, contratando a la guía ártica Alexa Woods (Sanaa Lathan) y al lingüista Sebastian DaRosa (Raoul Bova), junto con varios otros técnicos, arqueólogos y mercenarios. Estos encuentran un viejo pueblo ballenero, en cuyo centro hallan un túnel excavado por calor en el hielo, por el que descienden a una gigantesca caverna de hielo en cuyo interior se halla construido el misterioso complejo.
Al llegar allí el grupo se dará cuenta de que no es un lugar abandonado, y que la emanación de calor era una trampa para atraer a los humanos hasta el complejo. En el corazón de la pirámide, una enorme reina xenoforme despierta de su hibernación ante la presencia de los humanos y comienza a poner huevos. Entre tanto, el equipo llega hasta lo que parece una cámara de sacrificios, donde encuentran momias de milenios de antigüedad con los pechos perforados de dentro afuera y unas inscripciones que hablan de una "cacería". Mientras tanto, tres yautjas llamados Celtic, Chopper y Scar son enviados a la pirámide para cumplir su ritual de madurez. Pero el equipo humano, llegando hasta otra sala situada debajo de la cámara de sacrificios, encuentra un antiguo sarcófago cerrado por un mecanismo codificado con el calendario azteca. Tras abrirlo, el equipo encuentra en su interior tres armas de energía pertenecientes a los yautja; pero, cuando uno de los mercenarios quita una, la pirámide inicia su funcionamiento y su estructura cambia, formando un laberinto que separa a los miembros del equipo y transportando los huevos de xenomorfo hasta los científicos en la cámara de sacrificios, quienes son infectados por los seres contenidos dentro de estos. Con la pirámide cambiando de forma cada 10 minutos, los miembros del equipo intentan salir, pero son atacados por los xenomorfos originados de los cuerpos de sus compañeros en la cámara superior. Los yautja, con la cacería iniciada sin haber hallado las armas, corren al interior de la pirámide y emboscan a los científicos para recuperarlas, pero antes de que Chopper pueda acabar con Alexa, un xenomorfo (apodado Grid) lo asesina. Celtic vislumbra esto y lucha con el alien, atravesando varias cámaras en el proceso y atrapando a Grid en una red, pero cuando el predator se prepara para rematarlo, la sangre ácida de Grid le permite liberarse y Celtic es abatido por él.
Mientras tanto, Scar da alcance a Weyland, Alexa y Sebastian; el millonario le ataca para dar tiempo a sus compañeros a escapar, pero Scar rechaza matarle debido a que el mal estado de salud del hombre convierte a Weyland en una presa deshonorable. Sin embargo, Weyland le ataca con un lanzallamas casero y Scar termina por asesinarlo. Alexa y Sebastian llegan hasta una cámara desde la que ven Scar acabando con un par de xenomorfos y marcando su máscara y su frente con la sangre ácida de los seres, lo que según Sebastian es la prueba de madurez de su raza y la razón de la existencia de la cacería. Los yautjas habrían visitado a los humanos desde tiempos remotos y les habrían enseñado los fundamentos de la civilización, a cambio de sacrificios humanos para engendrar xenomorfos con los que pudieran cumplir su prueba en pirámides construidas para ello. Inadvertidamente para ellos, un atrapacaras infecta a Scar. En su huida, Alexa y Sebastian atraviesan un pozo, pero Sebastian resbala y cae por el abismo. Desolada, Alexa encuentra a Scar, pero antes de que éste la ataque, ella le lanza el arma de energía que portaba y murmura "el enemigo de mi enemigo es mi amigo". Scar comprende y se alía con ella, fabricando armas caseras para Alexa y eliminando a varios aliens en la ruta de salida. Por su parte, Grid y su camada llegan hasta la cámara de la reina y la liberan de sus ataduras; la reina, encolerizada, se desprende de su ovipositor y sale de la cámara, en busca de Scar y Alexa. Éstos encuentran a Sebastian infectado por los atrapacaras y su compañera se ve obligado a matarlo, mientras que Scar sitúa su explosivo de muñeca entre los restantes huevos de xenomorfo. Saliendo de la pirámide, ambos son atacados por Grid y los aliens, haciendo que Scar pierda su arma; pero la bomba detona y la pirámide se desintegra en la explosión, matando a los xenomorfos y permitiendo a Scar y Alexa escapar por poco en un ascensor hasta la superficie.
Ya en la superficie, en el pueblo abandonado, Scar se despoja de su máscara y realiza la marca de madurez de su raza a Alexa. Pero, súbitamente, la reina alien emerge del hielo y les ataca. Scar utiliza sus armas arrojadizas para contenerla, pero la reina lo derriba y se dispone a acabar con él; entonces, Alexa carga con una lanza contra la herida abierta por el yautja en el cuello de la reina y consigue alejarla, aunque el masivo alienígena se recupera y la persigue hasta un viejo depósito. Scar vuelve y clava su lanza en el cráneo del xenomorfo, lo que la distrae el tiempo suficiente para que Alexa y él aten una de las cadenas arrastradas por la reina al depósito y lo empujen por una pendiente hacia el mar para deshacerse de ella; pero la reina, antes de caer, atraviesa a Scar con su cola. Con el último de los predator muerto, súbitamente la nave nodriza yautja se hace visible en el lugar y varios predator cargan el cuerpo de Scar a bordo, mientras su líder, Elder, regala su lanza a Alexa por su ayuda.
Ya en la nave, el cuerpo de Scar es puesto en un altar y dejado solo. Entonces, inesperadamente, el revientapechos de un predalien surge de su torso.
