Trước một vũ khí sinh học gần như không thể bị tiêu diệt, Jill Valentine và Carlos vẫn cật lực tìm kiếm vắc xin chữa trị virus T và trốn thoát khỏi thành phố trước khi mọi thứ bị huỷ diệt.
Sau khi tách nhau tại bến tàu điện ngầm, đội lính đánh thuê của Carlos theo nhiệm vụ mới và đến trụ sở cảnh sát TP Raccoon để áp giải Nathaniel Bard - một nhà nghiên cứu vi phạm các điều khoản của Umbrella đang lẩn trốn tại đây. Trong lúc xử lý các sinh vật nguy hiểm tại đây, Carlos tìm được nơi phát tín hiệu của bác sĩ Nathaniel và đáng tiếc rằng chỉ tìm thấy một đoạn video thông báo rằng ông phải lẩn tránh sang bệnh viện gần đó trong thành phố
Khi chuẩn bị đi tìm bác sĩ Nathaniel, Jill phát tín hiệu cầu cứu khẩn cấp khiến Carlos phải tách khỏi đội của mình để giải cứu cô trong khi đồng nghiệp của mình tìm đường đến bệnh viện trước. Trở về với Jill, sau khi tỉnh dậy ở toa tàu bị lật, Jill bật tín hiệu liên lạc với Carlos nhưng lại bị Nemesis tấn công bất ngờ. Lần này, Nemsis đã tiến hoá khá lớn và trở nên khổng lồ giống quái vật hơn là hình người. Jill lại rơi vào tình huống phải đối đầu với Nemesis một mình và thành công hạ gục hắn ngay quảng trường thành phố. Tưởng chừng đã có thể trốn thoát, Nemesis bất ngờ vung xúc tu và đâm một răng nhọn vào tay của Jill, khiến cô bị nhiễm T-virus và gục ngã tại chỗ. Vừa đúng lúc đó, Carlos đến đúng lúc và quyết định đưa Jill đến khu bệnh viện của bác sĩ Nathaniel để tìm vắc xin chữa trị cho Jill.
Khi đã đưa Jill đến bệnh viện an toàn, Carlos chiến đấu với hàng loạt quái vật biến dị mới và tìm đến được khu trú ẩn của Nathaniel. Tuy nhiên, khi đến nơi thì Carlos phát hiện ra bác sĩ đã bị ám sát ngay trước đó và không còn manh mối nào tìm được một đoạn video ghi hình của ông và biết được toàn bộ sự thật về tổ chức Umbrella mà Carlos đang làm việc. Theo đó, bác sĩ Nathaniel và các đồng nghiệp đã phát triển thành công vác xin kháng T-virus thành công, nhưng Umbrella đã can thiệp và giết tất cả đồng nghiệp của ông. Nhận ra mình đang làm việc cho kẻ xấu, Carlos quyết định giúp đỡ Jill để chống lại tập đoàn Umbrella này.
Carlos tìm được một mẫu vắc xin có sẵn tại đó và dùng nó để cứu mạng Jill khỏi T-virus. Trong lúc đó, một bản tin khẩn cấp xuất hiện trên TV thông báo rằng hiện trạng thành phố Raccoon đã không thể kiểm soát được và quyết định đánh bom tiêu huỷ toàn bộ thành phố trong vài giờ tới. Nghi vấn việc này có ảnh hưởng bởi Umbrella để xoá sổ mọi chứng cứ về T-virus, Carlos quyết định đi tìm công thức chế tạo vắc xin T-virus nằm trong khu thí nghiệm sâu trong lòng đất bên dưới bệnh viện này.
Sau khi được chữa khỏi virus trong người, Jill tỉnh dậy tìm hiểu mọi việc đang diễn ra và quyết định đi theo Carlos để hỗ trợ anh. Sau khi mở lại máy phát điện cho toàn khu vực để khỏi động thang máy, đồng nghiệp của Carlos theo sau jill và báo rằng anh đã tạm hoãn thời gian ném bom huỷ diệt thành phố để đổi lấy vắc xin trong vài giờ tới. Tuy nhiên, Nemesis lại xuất hiện và giết anh ngay tại chỗ, ép Jill phải chạy trốn vào sâu trong khu thí nghiệm này.
Sau một hồi "tham quan", Jill phát hiện ra đây là cơ sở thử nghiệm virus của Umbrella khi công việc chính là chuyển các người bị nhiễm virus từ bệnh viện xuống đây để thí nghiệm hoặc biến đổi sang các sinh vật khác. Jill may mắn tìm được khu chế tạo ra vắc xin mẫu thành công nhưng tiếp tục bị Nemesis truy đuổi đến đường cùng. Trong khi đang cố leo lên tường tìm đường thoát, Nikolai xuất hiện cướp lấy lọ vắc xin của Jill và hé lộ các hoạt động của mình từ trước tới nay. Theo đó, Nikolai được trả tiền để theo dõi và đánh giá vũ khí Nemesis khi đối đầu với Jill - và hứa hẹn sẽ trả lại vắc xin cho cô nếu cô chiến đấu với Nemesis thêm một lần nữa.
Không còn lựa chọn nào khác, Jill lao xuống chiến trường với Nemesis bên dưới và chiến đấu với tên quái vật này. Carlos cùng lúc đó xuất hiện và hỗ trợ Jill đánh Nemesis với chiếc cần cẩu khổng lồ từ phía trên, sử dụng các thùng axit khổng lồ để diệt hắn. Sau một hồi chiến đấu căng thẳng, Jill và Carlos dìm Nemesis trong một hồ axit và tìm đường thoát khỏi đây. Trên đường đi, Jill đụng độ Nikolai và dĩ nhiên hắn không muốn đưa vắc xin như đã hứa. Trước khi Jill kịp làm gì, Nemesis tông thẳng từ trong tường ra ngoài và lộ diện hình hài cuối cùng của hắn sau khi tiến hoá. Nikolai lại chạy trốn lên sân thượng và Carlos đuổi theo sau khi Jill yêu cầu anh phải lấy lại vắc xin cho bằng được.
Với Nemesis dạng cuối này, gần như không có vũ khí nào có thể làm hại tới hắn nhờ vào khả năng tự hồi phục bá đạo này. Tuy nhiên, may mắn thay Jill tìm được một loại vũ khí đặc biệt được Umbrella phát triển riêng để diệt các loại vũ khí sinh học khác ngay tại đây và thật sự tiêu diệt được Nemesis vĩnh viễn.
Jill tìm đường lên sân thượng để đuổi theo Nikolai thì phát hiện ra Carlos đã bị hắn hạ gục ngay tại sân đáp máy bay. Hắn bất ngờ phá huỷ mẫu vắc xin duy nhất vì được Umbrella trả tiền và khoe khoang với Jill về lối sống và công việc của hắn, bất ngờ Carlos tỉnh dậy và đấu tay đôi với hắn. Trong khi giằng co, Jill aim hack và bắn Nikolai bị thương, bỏ hắn lại sân bay và cùng Carlos rời khỏi thành phố trước khi đội thả bom đến phá huỷ thành phố.
Khi nhận ra các âm mưu khổng lồ của Umbrella lớn hơn mình tưởng, Jill và Carlos quyết định sẽ tìm cách để lật tẩy sự thật đằng sau tổ chức Umbrella trước thế giới để "tai nạn" tại thành phố Raccoon sẽ không xảy ra trong tương lai.