I 1963, i et sibirisk gulag, har den tidligere kjernefysikeren Valery Kolkhanov utviklet utradisjonelle metoder for å overleve i de ugjestmilde forholdene. Han har skapt de riktige forbindelsene med vaktene for å få tilgang til mat og sigaretter, funnet det ideale paret med varme støvler for å unngå frostskader, og lært seg å sette pris på livets små gleder. Men en vanlig dag forvandles alt når Valerys universitetsmentor intervensjon fører ham fra det iskalde fengselet til en mystisk, navnløs by skjult i en skog så skadet at trærne ser ut til å ha rustet innenfra. Her, som Dr. Kolkhanov, blir han forventet å tilbringe resten av straffen med å studere strålingens innvirkning på de lokale dyrene. Etter hvert som Valery dykker inn i forskningen, blir han konfrontert med urovekkende spørsmål: Hva er det egentlig som blir skjult for de tusenvis av innbyggerne i byen? Og hvilke konsekvenser kan hans oppdagelser ha for denne hemmelighetsfulle tilværelsen?
