Un groupe de scientifiques appartenant au Projet Noé, dirigé par Jonas Lear, travaille sur un virus, découvert trois ans plus tôt en Bolivie et capable de transformer tous ceux qu'il touche en vampires assoiffés de sang. Mais si ses effets secondaires extrêmement indésirables parvenaient à être maîtrisés, ce virus pourrait également constituer une avancée incroyable pour la science, puisqu'il a aussi pour propriétés d'immuniser contre toutes les maladies existantes. Et dans un contexte où des épidémies mortelles se développent, un tel antidote serait salvateur.
Après de nombreuses expérientes ratées, Amy Bellafonte, une fillette de 10 ans orpheline depuis peu, est alors choisie pour devenir le prochain cobaye. Et c'est l'agent Brad Wolgast qui est chargé de l'enlever et de la ramener jusqu'au centre de recherches du Projet Noé. Mais, contre toute attente, Wolgast, pris d'affection pour Amy, va décider de la protéger à tout prix. Ensemble, ils vont devoir échapper à ceux qui dès lors les pourchassent sans relâche.