Depuis des générations, les habitants de la cité d'Ember mènent une vie harmonieuse sous les millions de lumières qui illuminent leur cité souterraine. Pourtant, depuis quelque temps, les coupures se multiplient et face à la nuit qui menace, tous commencent à s'inquiéter. Leur survie est en jeu. Lina vient juste d'achever ses études. Doon, son ami, est le fils d'un des plus brillants inventeurs d'Ember. Lorsque Lina découvre une mystérieuse boîte contenant des indices codés, les deux jeunes gens se retrouvent lancés sur la piste du secret de la Cité.