《生化危机4》故事紧接上集《生化危机3：灭绝》。爱丽丝（米拉·乔沃维奇 饰）在阿拉斯加找到了昏迷的克莱尔（艾丽·拉特 饰），她被“保护伞”公司施行了手术，胸前植入的装置接收到奇怪信号。她们追踪信号源，来到了被丧尸占据的洛杉矶……在这里他们与克莱尔的哥哥、身为S.T.A.R.S.阿尔法小队队员的克里斯（文特沃斯·米勒 饰）会合，一场与“保护伞”公司的大战即将展开。
除克里斯外，曾是阿尔法小队队长的怪物级人物艾尔伯特·威斯克（肖恩·罗伯茨 饰）也在电影版中首次登场，成为本集的终极Boss。此外，本片还引进了游戏第五代里的恐怖怪物：虫嘴男和巨斧刽子手。