Ambientada no auge da Guerra Fria, nos anos 1980, a história começa na base da Frota Soviética do Norte, em Murmansk. O capitão Marko Ramius, de 60 anos, parte a bordo do mais novo submarino soviético de mísseis balísticos da classe Typhoon, o Outubro Vermelho. Equipado com um revolucionário sistema de propulsão silenciosa, o enorme submarino desliza pelo frio oceano Ártico sem deixar rastros. No entanto, Ramius não está numa missão de treinamento comum; desiludidos com o regime soviético, ele e seus principais oficiais pretendem desertar para os Estados Unidos e entregar o submarino mortal.

Para ocultar suas verdadeiras intenções, Ramius envia uma carta ao alto comando soviético anunciando sua deserção, desencadeando uma enorme caçada naval enquanto Moscou despacha sua frota, incluindo um submarino de ataque da classe Alfa comandado pelo ex-aluno de Ramius, o capitão Tupolev, para destruir o Outubro Vermelho. Enquanto isso, em Langley, Virgínia, você, um analista da CIA, examina imagens de satélite, informações de inteligência de sinais e arquivos de pessoal para deduzir os verdadeiros motivos de Ramius. Você percebe que ele não pretende lançar um ataque nuclear, mas sim desertar. O diretor da CIA, almirante Greer, envia você para convencer os americanos a ajudar Ramius, colocando você a bordo do submarino de ataque americano USS Dallas, comandado pelo capitão Bart Mancuso. Depois que você apresenta as provas, Mancuso concorda em ajudar na deserção.

Em alto-mar, Ramius encena uma falsa falha catastrófica no reator do submarino, obrigando a tripulação leal a evacuar em embarcações de resgate. Deixado para trás com seus confiáveis conspiradores, Ramius se prepara para entregar a embarcação. No entanto, um sabotador do GRU disfarçado de cozinheiro continua escondido a bordo. O cozinheiro abre fogo, ferindo mortalmente o primeiro-oficial Vasily Borodin e fazendo Ramius refém, sob a mira de uma arma, num corredor estreito. Sem treinamento de combate e completamente desarmado, você se vê a bordo do Outubro Vermelho, centenas de metros abaixo da superfície, diante do homem armado, com o desfecho da Guerra Fria dependendo de sua próxima ação.