Con Chicago al borde de una guerra civil total, TRIS (Shailene Woodley) dirige una angustiosa huida de la ciudad amurallada con CUATRO (Theo James), CHRISTINA (Zoë Kravitz), PETER (Miles Teller), TORI (Maggie Q) y CALEB (Ansel Elgort), perseguidos por guardias armados, leales a la autoproclamada líder EVELYN (Naomi Watts). Los cinco se encuentran fuera de Chicago por primera vez en sus vidas, perseguidos por EDGAR (Jonny Weston), atravesando un páramo tóxico conocido como la Periferia, hasta que son rescatados y escoltados al complejo de tecnología punta del Departamento de Bienestar Genético.

Una vez allí, el cerebro responsable del Departamento, DAVID (Jeff Daniels), señala a Tris como genéticamente "pura" y la recluta para que defienda su misteriosa causa. Mientras Tris recibe un trato especial, que incluye acceso a "sondas de memoria" que le permiten revivir su propia historia familiar, Cuatro acompaña a los soldados del Departamento en una misión supuestamente humanitaria para sacar a los niños de un variopinto campamento en la Periferia.

Sin embargo, Tris descubre que David pretende utilizar la asombrosa tecnología del con fines inhumanos, así que se apropia de la aeronave privada de este y regresa con su equipo a Chicago. Allí, deberán afrontar una terrible traición y tratar de detener a Evelyn, antes de que suelte un gas que borra la memoria sobre todos los habitantes de la ciudad, incluida la fuerza rebelde leal liderada por JOHANNA (Octavia Spencer).