Il disperato tentativo di fuga per la libertà di Cora Randall (l'esordiente Thuso Mbedu) nel Sud pre-Guerra Civile Americana. Dopo essere scappata da una piantagione in Georgia alla ricerca della famigerata "ferrovia sotterranea" (Underground Railroad), Cora scopre che non si tratta di una mera metafora, ma di una vera e propria ferrovia piena di ingegneri e conducenti, e di una rete segreta di tunnel e binari sotto il suolo sudista. Lungo il suo viaggio, Cora è inseguita da Ridgeway (Joel Edgerton), un cacciatore di taglie determinato a riportarla nella piantagione da cui è fuggita; ancor più perché la madre della ragazza, Mabel, è l'unica persona che non sia mai riuscito a catturare. Spostandosi da uno stato all'altro, Cora deve affrontare la pesante eredità di una madre che l'ha abbandonata e la sua lotta per cercare di creare una vita che non aveva mai neppure creduto possibile.