Zimą 1820 r. płynący z Nowej Anglii statek wielorybniczy Essex został zaatakowany przez przerażające stworzenie — gigantycznego kaszalota o niezłomnej woli i niemal ludzkim pragnieniu zemsty. Ta autentyczna katastrofa morska zainspirowała Hermana Melville’a do stworzenia powieści „Moby Dick”. Jednak autor książki opisał tylko część tej historii. Film "W samym sercu morza" przedstawia, jak uczestnicy wyprawy, którzy pozostali przy życiu po starciu z wielorybem, walczą o przetrwanie,przekraczając granice własnej wytrzymałości i dokonując niemożliwego. W obliczu żywiołu i głodu przerażona i zrozpaczona załoga statku Essex, zwątpi w swoje najgłębsze przekonania: wartość ludzkiego życia i moralność swojego zajęcia. Tymczasem kapitan będzie próbował odnaleźć drogę do domu, a pierwszy oficer postawi sobie za cel pokonanie wieloryba.