1912年，空中浮城哥倫比亞突然在公眾的視線中消失了。這座城市由幾個空中浮島組成，島之間用橋梁和貨運帶連接。全世界都知道哥倫比亞。哥倫比亞是由美國政府建造，它環繞著世界飛行，時刻向世人提醒美國的強大。

　　1912年，伯克·德維特被盧特斯雙胞胎帶到了緬因州外海的一個小島燈塔上，建筑里設有可通往哥倫比亞的火箭筒倉，他的任務是“找回女孩，抵消債務”。

　　伯克一開始在哥倫比亞是沒人注意的，直到他手上烙印的字母“AD”被人發現，虛假的牧師標志，康姆斯托克預言假牧師會誤導羔羊（伊麗莎白）會給哥倫比亞帶來毀滅。成了通緝犯的伯克一路殺向了關押伊麗莎白的紀念碑塔，沿途發現其基部有一臺大型的虹吸裝置。救出伊麗莎白后，鳴禽攻擊并破壞了雕像的一部分，伯克和伊麗莎白逃了出來，伯克以搭乘飛艇前往伊麗莎白向往的巴黎為由向碼頭轉移，當伯克將飛艇目的地指向紐約意圖交付伊麗莎白時，她拿扳手擊暈了他。他醒來時發現飛艇已被黛西·費澤洛伊和人民呼聲所控制，費澤洛伊要求伯克找回哥倫比亞貧民窟的武器，再把飛艇歸還。

　　伯克與伊麗莎白再次會合后向城市深處冒險。當伊麗莎白使用她的能力操控裂境時，她對操控伯克以及其他人的實際情形所產生的后果感到不安。一個裂境引導他們到了另一個世界，在那里，伯克已成為人民呼聲事業的烈士，導致人民呼聲與開國者交戰。這個世界的費澤洛伊認為伯克損害了這個世界的伯克的犧牲，威脅了人民呼聲的事業，所以讓她的軍隊追捕他。當費澤洛伊準備處決一個開國者兒童時，伊麗莎白被迫殺了費澤洛伊。

　　他們準備乘飛艇離開哥倫比亞時，遭到了鳴禽的攻擊，墜回了哥倫比亞。當他們繼續逃生時，他們揭開了這個城市背后的陰謀，康姆斯托克收養伊麗莎白以培養成城市的領導者，他讓盧特斯雙胞胎制造虹吸裝置制服伊麗莎白的能力，他密謀謀殺他的妻子以隱瞞真相，并將此歸咎于人民呼聲。伊麗莎白被鳴禽抓回了康姆斯托克宅邸，伯克跟隨到那里但被傳送到了未來，老年的伊麗莎白由于伯克的營救失敗而遭受了幾十年的酷刑和洗腦，她繼承了康姆斯托克的事業，發動了對下面世界的戰爭。她向伯克表明，在過去鳴禽總會阻止他的營救行動，并懇求伯克利用她所提供的方式控制鳴禽以阻止這種未來的發生。

　　伯克回到了現實世界，繼續營救伊麗莎白，追隨到了康姆斯托克的飛艇。康姆斯托克要求伯克向伊麗莎白解釋她的過去，為什么伊麗莎白少了個手指。伯克被激怒了并淹死了康姆斯托克，他否認自己知道關于伊麗莎白手指的事，但她聲稱，他知道，但不記得了。伯克決定破壞虹吸裝置，讓伊麗莎白可以獲取她的全部能力并了解真相，他控制著鳴禽，擊退了人民呼聲的襲擊，讓鳴禽破壞了虹吸裝置。當設備被破壞時，鳴禽試圖攻擊伯克，伊麗莎白及時打開了一個裂境，把他們傳送到了海底城市，伯克和伊麗莎白安全的在建筑內，但鳴禽困在了外面，被巨大的水壓壓死。

　　伊麗莎白帶伯克來到了這個世界的上面和燈塔。他們通過一扇門來到了時間與空間以外的地方，有著無數燈塔和其他版本的伊麗莎白與伯克。伊麗莎白解釋說，他們是無限數量的世界中既相似又因不同選擇而大不同的一員。她展示了1893年10月8日，羅伯特·盧特斯代表康姆斯托克接近伯克，要求他“給我們女孩，抹去債務”，指的是伯克的女兒安娜·德維特——伯克手上銘刻的“AD”。伯克不情愿地同意出售安娜，但很快就改變了主意，他去阻止康姆斯托克通過裂境逃離，但太晚了，裂境關閉時切斷了孩子的手指。康姆斯托克后來提出安娜作為他的女兒伊麗莎白。由于斷指，伊麗莎白同時存在于兩個世界，這讓她可以隨意創造并打開裂境。后來，羅伯特對于伊麗莎白的待遇以及康姆斯托克的背叛感到憤怒，說服羅莎琳幫他把伯克帶到存在哥倫比亞的世界。

　　伊麗莎白解釋說無論伯克怎樣對抗康姆斯托克，康姆斯托克仍然在這些世界的至少一個中活著；盧特斯無數次試圖從不同世界中招募伯克以結束這個循環。打破這個循環的方法是防止康姆斯托克的誕生。伊麗莎白帶伯克來到了以清洗傷膝河戰役所犯下的罪行而接受洗禮的地方。伯克在最后一刻拒絕了洗禮，而在另一個世界中，他接受了洗禮，建立宗教，成為康姆斯托克。康姆斯托克，知道他的本體是伯克，當他暴露在盧特斯的技術下時導致自己失去了生殖能力，然后就策劃綁架安娜作為跟自己有血緣關系的哥倫比亞繼承人。伯克跟伊麗莎白加入了來自其他世界的伊麗莎白們，伯克允許她們淹死他，防止他的選擇導致康姆斯托克的誕生。最后，伊麗莎白一個接一個的消失，屏幕切回開始時的黑色。