在《半条命2》事件后，戈登·弗里曼被神秘力量送回地球，发现联合军正利用一种名为“虚空引擎”的装置强行打开通往多个维度的裂缝，意图吞噬整个宇宙。戈登与爱丽克斯·凡斯联手，穿越崩塌的空间站和扭曲的时空，最终在北极冰原下的远古设施中直面幕后主使——一名叛变的G-Man。在牺牲与背叛的交织中，戈登关闭了虚空引擎，却将自己困在了时间与空间的夹缝中。影片以戈登在无垠虚无中飘荡的画面收尾，留下开放结局，暗示其命运与人类未来仍悬而未决。