Lisa Henrietta Reisert (Rachel McAdams), die in Miami lebt und an der Rezeption des Hotels „Lux Atlantic“ arbeitet, will mit dem Nachtflug („Red-Eye“-Flug) aus Dallas zurückkehren.

Ihre Eltern ließen sich vor drei Jahren nach zweiunddreißig Jahren Ehe scheiden: Der Vater Joe Reisert (Brian Cox) wohnt wie sie in Miami, die Mutter in Dallas. Dort nahm Lisa gerade an der Trauerfeier für ihre im Alter von einundneunzig Jahren gestorbene Großmutter Henrietta teil.

Wegen schlechten Wetters verzögert sich der Abflug. Beim Warten im Flughafen von Dallas kommt Lisa mit einem anderen Passagier ins Gespräch, der sich als Jackson Rippner (Cillian Murphy) vorstellt, sehr freundlich ist, ein wenig mit ihr flirtet und sie von ihrer Flugangst abzulenken versucht. Was er beruflich mache, fragt Lisa. Die Antwort – „Regierungsumstürze, hochklassige Ermordungen“ – hält sie für einen Witz.

Im Flugzeug sitzen sie nebeneinander. Lisa glaubt, das sei ein Zufall.

Als die Maschine in der Luft ist, verlangt Rippner von seiner Sitznachbarin, im „Lux Atlantic“ anzurufen und dafür zu sorgen, dass der in Kürze eintreffende Staatssekretär Charles Keefe (Jack Scalia) eine ganz bestimmte Suite bekommt. Das sei nötig, um ein Attentat auf ihn durchführen zu können. Lisa will Alarm schlagen, doch bevor sie dazu kommt, legt Rippner ihr die gestohlene Brieftasche ihres Vaters hin und erklärt ihr, ein Auftragsmörder (Dane Farwell) sitze vor dem Haus von Joe Reisert im Auto und warte auf Anweisungen. Damit erpresst er Lisa.

Während Rippner einer in der Nähe sitzenden Blondine (Laura Johnson) hilft, etwas aus dem Gepäckfach herunterzuheben, kommt eine ältere Dame (Angela Paton), der Lisa vor dem Check-in ein Buch schenkte herüber, und Lisa nutzt die Chance, um rasch einen Hilferuf in das Buch zu schreiben. Rippner merkt es jedoch und nimmt das Buch unbemerkt an sich, bevor die Dame wieder darin liest. Kurz darauf sucht Lisa ein WC auf, doch als sie die Tür wieder öffnet, drängt Rippner sich zu ihr hinein – und wischt ihren mit Lippenstift auf den Spiegel geschriebenen Hilferuf aus. Die Flugbegleiterinnen, die mitbekommen haben, dass sich ein Mann und eine Frau in derselben Toilette befinden, nehmen an, es handele sich um schnellen Sex.

Schließlich bleibt Lisa nichts anderes übrig, als ihre unerfahrene Kollegin Cynthia (Jayma Mays) im „Lux Atlantic“ anzurufen. Ohne nähere Erklärungen fordert sie Cynthia auf, Charles Keefe die von Rippner genannte Suite zu geben.

Charles Keefe trifft mit seiner Frau Lydia (Beth Toussaint Coleman), den beiden Kindern (Adam Gobble, Megan Crawford), seiner Assistentin (Jennie Baek) und drei Leibwächtern (Colby Donaldson, C. C. Taylor, Scott Leva) im „Lux Atlantic“ ein. Als Cynthia ihnen erklärt, in der gebuchten Suite gebe es ein Problem mit der Wasserleitung, schlagen die Leibwächter vor, in ein anderes Hotel zu wechseln, in dem sicherheitshalber ebenfalls Zimmer reserviert wurden, aber die Kinder sind müde von der Reise und Charles Keefe akzeptiert deshalb die von Cynthia vorgeschlagene Änderung. Bevor er sich dort mit seiner Familie einrichtet, durchsuchen die Leibwächter die Räume und lassen von der Küstenwache einen Fischkutter überprüfen, den sie vom Fenster aus sehen. Weder im Hotel noch auf dem Boot wird Verdächtiges gefunden.

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Tatsächlich handelt es sich bei den drei Männern auf dem Fischkutter (Skip Crank, Mark Cotone, Jim Lemley) um Attentäter. Sobald das Boot der Küstenwache außer Sichtweite ist, holen sie die Angelschnur ein und hieven eine Kiste an Bord.

Während die Attentäter einen Raketenwerfer auspacken und in Stellung bringen, landet die Maschine aus Dallas in Miami. Unmittelbar vor dem Aussteigen rammt Lisa ihrem Sitznachbarn einen Kugelschreiber in den Hals und durch die Luftröhre. Während sie mit ihrem Auto zu ihrem Vater rast, ruft sie Cynthia an und fordert sie auf, Feueralarm auszulösen und Keefes Suite zu räumen, denn es sei ein Anschlag auf den Politiker geplant.

Minuten später zerstört eine Rakete die soeben von Keefe und seiner Familie verlassene Suite.

Lisa überfährt den Auftragsmörder vor dem Haus ihres Vaters und stürmt hinein. Joe Reisert ist wohlauf. Er geht nach nebenan, um etwas zu holen. Plötzlich steht Rippner röchelnd in der Tür. Er hat Joe niedergeschlagen und greift nun Lisa an. Sie wehrt sich. Joe kommt wieder zu sich, holt seinen Revolver und erschießt den Verbrecher.