La película comienza cuando Noé (Dakota Goyo) era niño y está a punto de ser dado de la piel de serpiente de la serpiente original en el Edén por su padre, Lamec (Marton Csokas), que se ha transmitido de generación en generación. De repente, una gran multitud se acerca, liderada por un joven rey llamado Tubalcaín (Ray Winstone), que quiere hacer de la colina una mina. Al ver a Lamec, Tubalcaín lo mata y se lleva la piel de la serpiente, mientras que Noé escapa.
Muchos años después, Noé (Russell Crowe) vive con su esposa Naameh (Jennifer Connelly) y sus tres hijos, Sem (Douglas Booth), Cam (Logan Lerman) y Jafet (Leo McHugh Carroll), cuando ve un pequeño milagro: una gota de agua golpea el suelo y una flor crece instantáneamente. Después de que Noé tiene un sueño: él y su familia visitan al abuelo Matusalén (Anthony Hopkins) de Noé. En el camino, se encuentran con un grupo de personas fallecidas, y entre ellos, una niña que todavía está viva, llamada Ila (Emma Watson), y ellos la adoptan. Además, los hombres de Tubalcaín los persiguen, pero no se atreven a entrar en la región habitada por los vigilantes, ángeles caídos que se parecen a los golems de piedra de seis brazos.
Noé habla con Matusalén y recibe una semilla transmitida desde el Jardín del Edén. La planta en una llanura, y todo un bosque crece sobre ella en cuestión de segundos. Este milagro convence a los Vigilantes que Noé es elegido por el Creador. Noé anuncia que toda la madera se puede utilizar para construir un arca, y comienzan a ayudar con el trabajo de construcción. Cerca de ocho años pasan y cuando el Arca llega a su fin, los animales comienzan a salir de los bosques y caminar en el arca, donde son puestos a dormir por el incienso que Noé prepara.
