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. Entre sa grand-mère et sa petite soeur dont elle s'occupe, et son travail de messagère dans la Cité, elle n'a pas le temps de s'ennuyer. Doon, son ami, est le fils d'un des plus brillants inventeurs d'Ember, et il n'est pas décidé à laisser le générateur s'éteindre.
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. Face à l'ombre, face à ceux qui feront tout pour cacher la vérité, ils n'ont que peu de temps pour découvrir les arcanes de leur monde et sauver la Cité...