An der Gordon High School behandelt der engagierte Geschichtslehrer Ben Ross das Thema des Nationalsozialismus in seinem Unterricht. Auf den von ihm gezeigten Film reagieren die Schüler, die sonst eher Gleichgültigkeit und mangelnde Disziplin an den Tag legen, vor allem mit Unverständnis darüber, warum die damalige Bevölkerung nichts gegen das Regime und dessen Grausamkeiten unternommen hat. Auf der Suche nach Antworten entscheidet sich Ben für ein Experiment, um somit das Leben in Deutschland zu Zeiten des Nationalsozialismus für die Schüler nachvollziehbarer zu machen.
Die nächste Stunde beginnt er mit dem Leitsatz »Macht durch Disziplin«. Neue Regeln, die im Befehlston vermittelt werden, wecken die Schüler auf und verleihen der Klasse ein Gefühl von Einheit und Gemeinschaft. Sie sind von der neuen Dynamik fasziniert und mitgerissen. Selbst Ben ist von ihrem Enthusiasmus überrascht. Als die Schüler am nächsten Tag die eingeführte Ordnung beibehalten, beschließt Ben spontan, das Experiment fortzuführen.
»Macht durch Gemeinschaft« bildet den zweiten Leitsatz der Bewegung, der Ben den Namen »Die Welle« gibt. Sie steht für Veränderung und Kraft, wird zum Symbol und zur Grußform. Der Gemeinschaftsgedanke integriert sogar den ewigen Außenseiter Robert Billings in die Klasse. Die Welle verleiht ihm Selbstvertrauen und ein Gefühl von Zugehörigkeit.
David Collins, Football-Spieler an der Gordon High, ist ebenfalls begeistert und erzählt seiner Mannschaft von der Welle. Er ist überzeugt, dass er damit den Teamgeist stärken und somit die Chance auf einen Sieg erhöhen kann. Auch seine Freundin Laurie Saunders hält die Welle zunächst für eine gute Idee. Ihre Mutter macht sich allerdings Sorgen, dass das Experiment zu weit gehen könne, die Schüler manipuliere und sie in ihrer individuellen Entscheidungsfreiheit einschränke.
Selbst Christy, Bens Frau und ebenfalls Lehrerin an der Gordon High School, wird misstrauisch. Sie erkennt, dass Ben von seinem eigenen Experiment mitgerissen wird und sich darin zu verlieren droht.
Der dritte Grundsatz der Bewegung »Macht durch Handeln« fordert die Schüler dazu auf, neue Mitglieder zu gewinnen. Mitgliedskarten zeichnen die Zugehörigkeit zur Welle aus. Ist diese mit einem roten X versehen, ist man ein Helfer, der Regelverstöße an Mr Ross melden muss. Der uneingeschränkte Gehorsam und die ideologischen Ansichten der Bewegung werden Laurie langsam unheimlich. Allerdings traut sie sich nicht, dies offen zuzugeben.
Die Welle breitet sich rasant auf Schüler anderer Klassen und Jahrgänge aus. Eine Versammlung steht an, bei der die neuen Mitglieder in die Welle aufgenommen werden sollen. Auch in der Schülerzeitung, der Laurie als Chefredakteurin vorsteht, soll die Welle thematisiert werden. In einem weiteren Gespräch mit ihrer Mutter gibt Laurie zu, den anfänglichen Enthusiasmus nicht länger zu teilen.
Ben behauptet, alles unter Kontrolle zu haben. Immer wieder beschleichen ihn Unsicherheiten, die er jedoch verdrängt. Zu stark ist die Begeisterung für das Engagement der Schüler, die nun ein Kollektiv bilden, anstatt wie zuvor unter Konkurrenz zu stehen. Der Schüler Robert bittet Mr Ross, sein Leibwächter sein zu dürfen. Als Führer der Welle müsse dieser nämlich geschützt werden. Ben ahnt, dass dieser Schritt zu weit gehen könnte, willigt jedoch ein, um das Experiment voranzutreiben. Ben erfüllt somit die Führerposition, die die Schüler bereits auf ihn projizieren.
Laurie findet im Redaktionsbüro der Schülerzeitung einen anonymen Brief. In diesem schildert der Verfasser, dass er, nachdem er sich weigerte, der Welle beizutreten, von einem älteren Schüler bedroht wurde. Laurie erkennt, dass die Welle eine negative Wendung genommen hat. Wenig später beobachtet sie eine Schlägerei, in der die Leitsätze der Welle gerufen werden. Laurie entscheidet sich, nicht zur Versammlung der Bewegung zu gehen. Ihr Freund David ist hingegen vom Gemeinschaftsgefühl der Welle überzeugt. Ihre gegensätzlichen Meinungen führen zu einem heftigen Streit.
Alex und Carl, ebenfalls Redakteure der Schülerzeitung, sind wie Laurie der Meinung, dass die Welle zu weit geht. Gemeinsam beschließen sie, eine Sonderausgabe der Schülerzeitung zu veröffentlichen, in der sie über die Welle aufklären. Inzwischen kam es zu einer weiteren Auseinandersetzung, bei der ein jüdischer Junge zusammengeschlagen und beschimpft wurde. Laurie ist schockiert, dass die Welle zu radikalem und rassistischem Verhalten ermutigt. Einige Eltern wollen sich beim Direktor beschweren.
Die Sonderausgabe der Zeitung wird ein voller Erfolg. Die treuen Anhänger der Bewegung allerdings sehen Laurie nun als Bedrohung. David soll mit seiner Freundin sprechen, um sie an ›weiteren Dummheiten‹ zu hindern. Als er sie zur Rede stellen will, wehrt sie sich. David wird wütend und stößt Laurie nieder. Erschrocken von dem, was er gerade getan hat, wird ihm sein Verhalten plötzlich bewusst. Er entschuldigt sich bei Laurie und erkennt, dass die Welle ihn dazu treibt, Menschen zu verletzen.
Ben Ross gerät zunehmend unter Druck. Kollegen verurteilen sein Experiment und Christy drängt ihn, es zu beenden. Er gesteht seinen Kontrollverlust ein. Dennoch glaubt er, das Ende durch die Schüler selbst herbeiführen lassen zu müssen. Nur so können sie daraus lernen. David und Laurie kommen am Abend zu ihm und bitten ihn ebenfalls, der Welle ein Ende zu setzen. Ben stimmt ihnen zu, doch bittet sie um ihr Vertrauen, um es auf eine bestimmte Weise geschehen zu lassen.
Eine weitere Versammlung der Welle findet statt, in der Ben den Führer der nun angeblich nationalen Jugendbewegung ankündigt. Dann spielt er einen Ausschnitt aus dem Film über die Nazi-Zeit ein, der unter anderem Adolf Hitler zeigt. Er macht den Schülern deutlich, wie sehr sie sich an die Verhaltensweisen der Menschen zu Zeiten des Nationalsozialismus angelehnt haben. Gleichzeitig gibt er sich die Schuld dafür, wie weit das Experiment fortgeschritten ist. Die Schüler reagieren mit Betroffenheit. Fahnen und Karten werden zurückgelassen. Die Welle ist zu Ende. Ben weiß, dass er dem Thema nochmals Aufmerksamkeit schenken muss, damit die Schüler über das Erlebte sprechen und es verarbeiten können. Robert ist am Boden zerstört, doch Ben nimmt ihn wahr und lädt ihn zu einem Gespräch bei einem Essen ein.
