In het 16e eeuwse Amsterdam is Gerrit de Veer (Robert de Hoog) assistent van de bekende dominee Petrus Plancius (Jan Decleir) en bovendien verliefd op diens mooie dochter Catharina (Doutzen Kroes). Als grote initiator van de ontdekkingsreis naar een alternatieve route naar Indië besluit Plancius heimelijk om Gerrit mee te sturen op de expeditie onder leiding van Willem Barentsz (Derek de Lint) en Jacob van Heemskerck (Victor Reinier) om zo te bewijzen de liefde van zijn dochter waard te zijn. De reis wordt een voortdurende strijd. Niet alleen tegen stormen, sneeuw en ijs. Gerrit moet zich zien te handhaven te midden van de ervaren ruwe bemanning. Alleen de slimme weesjongen Jan kiest vanaf het begin zijn kant. De zee en de natuur onttrekken zich aan alle wetten. Het schip van Barentsz komt muurvast te zitten in het ijs en dreigt te worden gekraakt door gigantische ijsschotsen. De bemanning is gedwongen het houten vaartuig te verlaten. Ze bouwen een hut om te overleven en de winter door te komen. De omstandigheden zijn er erbarmelijk. Niet alleen de snijdende vrieskou, maar ook de levensgevaarlijke hongerige ijsberen en het gebrek aan vers voedsel speelt hen parten. Daarnaast spelen ook de onderlinge verhoudingen een allesbepalende rol, want maanden lang onder deze omstandigheden op elkaars lip zitten, dat houdt niemand vol. Is er een weg terug naar de bewoonde wereld? Zijn de kaarten van de dominee wel betrouwbaar? Weet Barentsz het moreel van zijn mannen op peil te houden? En zal Gerrit de liefde van zijn leven weer in zijn armen sluiten?

Nova Zembla vertelt het legendarische, waargebeurde verhaal van de avontuurlijke ontdekkingsmissie van Willem Barentsz, dat destijds is opgetekend door het jonge bemanningslid Gerrit de Veer. Het is de eerste Nederlandse film die in 3D is opgenomen en de bezitters van de juiste afspeelapparatuur treffen op de Blu Ray twee versies aan, de 2D en de 3D. De film was weer een enorm succes in de bioscoop en die triomftocht zal zich zeker voortzetten op DVD en Blu Ray.