《人類滅亡報告書》由多個獨立單元構成：在《美麗新世界》中，研究員尹石宇（柳承范飾）因神秘病毒感染變得狂暴失控，喪尸潮迅速席卷城市街頭；《天工開物》里，清潔機器人RU-4在寺院頓悟空性后覺醒意識，引發人類對失控科技的恐慌，維修工樸道遠（金康宇飾）在對抗中逐漸反思人與機械的關系；《生日快樂》則講述小女孩打破父親收藏的黑8臺球后網購替代品，兩年后一顆形似該臺球的小行星直沖地球，天文學家金敏荷（趙胤熙飾）與團隊試圖阻止末日降臨。各單元均圍繞人類文明存續危機展開，涉及病毒變異、人工智能覺醒及天體撞擊等災難情境。