Zack Grant, agent du FBI perturbé depuis la mort en couche de sa femme, perd également son partenaire lors d'une mission. Déterminé à arrêter Frank Serlano, le mafieux responsable de sa mort, Grant monte un plan avec l'aide de Seiko, une jeune japonaise. La mission tourne à l'échec et le fils de Serlano est tué ce qui n'est pas du goût du malfrat qui kidnappe le fils de Grant en retour. Ce dernier tente de sauver son enfant mais doit aussi venir en aide à Mary, l'hôtesse de l'air prise en otage.
Lori et John sont secouristes dans une petite ville tranquille, mais Lori aspire à des missions plus ambitieuses et son couple est en pleine crise. Leurs enfants, Ian et Emma, retrouvent deux de leurs amis morts alors qu'ils avaient rendez-vous dans une mine désaffectée. Pensant que la grotte située sous la mine est envahie de gaz nocifs, ils alertent immédiatement leurs parents. D'autres phénomènes inquiétant se succèdent : l'eau de la rivière se met à bouillonner, il pleut des cendres alors qu'il n'y a pas de volcan dans la région... Une catastrophe de grande ampleur pourrait bien être en marche, Lori et John pourront-ils l'empêcher, ou au moins sauver leur famille ?
À l’approche de Noël, Emily, une fillette de neuf ans, perd tragiquement sa mère. Elle est alors prise en charge par Patricia Addison, qui travaille dans un centre de protection de l’enfance. Malheureusement, elle ne trouve aucune famille d’accueil pour Emily et décide donc de l’emmener chez elle. Patricia a bien du mal à se remettre de la mort de son fils Sean, qu’elle a perdu deux ans plus tôt. Même si la présence d’Emily dans la maison ravive des souvenirs pénibles pour Patricia et son mari Mark, ils vont finalement réussir à se retrouver, en partie grâce à la petite fille, mais aussi grâce à la visite inattendue de Nathan, le médecin qui a tenté de sauver leur fils…
Gymnaste au talent précoce, McKenna est une petite fille de neuf ans, la tête pleine de rêves de gloire et qui peut compter sur le soutien de sa famille. Un jour, McKenna chute et se blesse sérieusement. Le prochain championnat approchant, il reste peu de temps à la jeune fille pour se reprendre la compétition.
Après avoir fait des ravages à Los Angeles, puis à New York, la troisième tornade de requins fait un retour destructeur dans la capitale des Etats-Unis, juste au moment où Fin se rend à la Maison Blanche. Après avoir détruit Washington D.C., la ’Sharknado’ détruira tout sur son passage jusqu’aux côtes de Floride, où April, enceinte de 9 mois atend impatiemment Fin. Alors qu’il rejoint sa famille au plus vite, des centaines de tornades de requins font alors leurs apparitions pour ne former plus qu’une tornade géante, qui menace de détruire toute la côte Est. Fin réalise qu’il va devoir trouver une solution, qui ne se trouve peut-être pas sur Terre ....
L'histoire se déroule cinq ans après les événements de Sharknado 3. La tempête porteuse de requins tueurs est de retour et la cible des squales est à présent Las Vegas. Après avoir ravagé la ville alors qu'une tempête de vent les libèrent d'un parc d'attraction, le Sharknado se déplace et frappe plusieurs états du centre des États-Unis sans façade maritime par une série de tornades continentales. En se déplaçant et frappant diverses installations (barrage Hoover, champ de pétrole, transformateur électrique, centrale nucléaire), la tornade change de nature en se chargeant de matières de plus en plus dangereuses : poussières, pierres, pétrole, feu, électricité à haute tension, et même radioactivité. Toute la famille Shepard, enfin réunie, va devoir unir ses forces pour en venir à bout.
Après avoir perdu tout ce qui lui était cher, Fin se retrouve à errer seul sur Terre. Mais il va découvrir qu’en utilisant la tempête de requins comme portail, il peut voyager dans le temps. Il sera obligé de faire un périple temporel pour arrêter le Sharknado à l’origine de tout et sauver sa famille. Fin croisera des requins mais aussi des Nazis, des dinosaures et des chevaliers. Arrivera-t-il à sauver le monde une fois pour toute avec son équipe ?