Il gioco inizia con Lara che parte per la sua prima spedizione a bordo della nave Endurance, con l'intenzione di trovare il regno perduto di Yamatai. Su suo suggerimento e contro il parere di Whitman, l'esplorazione si avventura nel Triangolo del Drago, a est del Giappone. La nave è colpita da una violenta tempesta e naufraga, lasciando i superstiti bloccati su un'isola isolata. Lara viene separata dagli altri e catturata da un uomo strano e selvaggio. Riesce a scappare mentre il suo captore viene ucciso dal crollo della grotta causato dalle sue azioni. Mentre Lara cerca gli altri superstiti, trova prove ulteriori che l'isola è abitata, come strane incisioni, corpi morti e sacrifici di animali. Alla fine trova la sua amica Sam e un uomo chiamato Mathias, che afferma di essere un insegnante naufragato sull'isola. Mentre Sam racconta a Mathias le leggende di Himiko, Lara sviene; quando si sveglia, Mathias e Sam non sono da nessuna parte. Quando Lara si riunisce agli altri superstiti, Whitman decide di accompagnare Lara e cercare il Roth ancora mancante, mentre il resto del gruppo (Reyes, Jonah, Alex e Grim) parte per cercare Sam e Mathias. Mentre Lara e Whitman esplorano, scoprono che gli abitanti dell'isola venerano Himiko, confermando che l'isola è Yamatai. Scoprono un santuario eretto in nome di Himiko, vengono catturati dagli abitanti dell'isola e portati in un insediamento insieme a diversi altri superstiti dall'Endurance. Quando i superstiti cercano di scappare, i captori si rivoltano contro di loro. Lara viene separata da Whitman e prova a nascondersi, ma viene trovata da uno degli abitanti e costretta a ucciderlo. Si libera dei restanti aggressori e si riunisce a Roth, salvandolo da un attacco di lupi. Lara riesce ad attivare una torre radio e chiedere aiuto, ma l'aereo che risponde all'appello viene colpito da una tempesta eccezionale, e Lara sente una voce misteriosa che dice "Nessuno parte" in giapponese. Incapace di salvare i piloti sopravvissuti, Lara viene contattata da Alex e Reyes, che rivelano che Sam è stata rapita dagli abitanti, una setta violenta nota come la Fratellanza dei Solarii. Lara cerca di salvarla, ma è fermata da Mathias, leader dei Solarii, e ordinata di essere uccisa: è salvata da un attacco di Oni, simili a samurai. Fuggendo dal vecchio monastero dove viene portata dagli Oni, sente da Sam che Mathias intende sottoporla all'"Ascensione", un "rituale di fuoco" per trovare la prossima Regina del Sole che la brucerà viva se fallirà. Lara li segue fino al bastione dei Solarii e viene assistita da Grim. I Solarii prendono Grim ostaggio, ma lui si sacrifica affinché Lara possa scappare. Con l'aiuto di Roth, Lara si introduce nel bastione e assiste all'inizio del rituale. Quando i fuochi sono accesi, un forte vento li spegne, mostrando che Sam è la prossima Regina del Sole. Lara scappa ancora una volta e si riunisce ai suoi amici, formulando un piano per salvare Sam e scappare. Aiutata da Whitman—che è riuscito a negoziare una certa libertà con i Solarii—Lara torna al palazzo per salvare Sam mentre Roth prende il controllo di un elicottero per portarli via. Lara riesce nell'impresa, ma convince Sam a scappare via terra quando vede un'altra tempesta in avvicinamento mentre l'elicottero si avvicina. Mentre Lara cerca di costringere il pilota a atterrare, vengono abbattuti, e Lara rischia di morire. Roth rianima Lara, poi riceve un colpo fatale da Mathias destinato a Lara. Mentre piange Roth, Lara accetta che le tempeste non sono naturali, ma sono in qualche modo collegate alla Regina del Sole e progettate per impedire a chiunque di lasciare l'isola. Si riunisce agli altri superstiti, che sono riusciti ad evitare i Solarii abbastanza a lungo da mettere in salvo una barca per lasciare l'isola, a condizione che possa essere riparata. Si uniscono a Whitman, che sostiene di essere scappato, anche se Lara inizia a sospettarlo di lavoro con i colti. Lara e Alex trovano pezzi per la barca nello scafo della Endurance. Vengono attaccati dai Solarii e Alex provoca un'esplosione, sacrificando se stesso in modo che Lara possa scappare con gli strumenti. Trovando un resoconto di una spedizione militare giapponese e nazista degli anni della Seconda Guerra Mondiale sull'isola, che cercava un modo per sfruttare le tempeste come arma, Lara decide di esplorare una tomba costiera, dove trova i resti di un generale samurai che si è suicidato per seppuku. Viene rivelato in un messaggio che aveva lasciato che guidava la Guardia della Tempesta della Regina, gli Oni che difendono il monastero, e che il successore della Regina si è tolto la vita invece di ricevere il potere della Regina del Sole. Lara capisce che l'Ascensione non è una cerimonia per incoronare una nuova regina, ma un rituale che trasferisce l'anima della Regina del Sole in un nuovo corpo; la Regina del Sole aveva imparato a diventare sostanzialmente immortale trasferendo la sua anima nel corpo di una ragazza ogni volta che invecchiava. Il suicidio dell'ultima sacerdotessa aveva interrotto il rito, e l'anima della Regina era rimasta intrappolata nel suo vecchio corpo in decomposizione, e lo spirito di Himiko ha voluto fuggire da quel cadavere fin dall'inizio. In quanto discendente di Yamatai, Sam è una candidata valida, e Mathias intende offrire Sam come nuovo ospite in cambio della sua libertà. Lara torna ai superstiti sulla spiaggia per scoprire che Whitman li ha traditi, rapendo Sam e consegnandola a Mathias. Lara, Jonah e Reyes danno chase, risalendo un fiume verso il monastero, con Lara che arriva giusto in tempo per vedere Mathias ingannare Whitman nell'avvicinarsi e parlare agli Oni: gli Oni uccidono Whitman. Dopo aver lottato contro sia i Solarii sia la Stormguard, Lara arriva in cima al monastero dove Mathias sta eseguendo il rituale d'Ascensione. Lara si fa strada verso la piattaforma centrale e, dopo una lotta, fa cadere Mathias dalla piattaforma fino alla sua morte. Simbolicamente, lo fa usando sia la sua pistola sia la sua arma secondaria in stile dual-wield che diventerà in seguito uno dei suoi segni distintivi. Nonostante la morte di Mathias, il rituale è già in corso, con l'anima di Himiko che inizia a versarsi in Sam, ma Lara distrugge poi i resti antichi di Himiko, salvando Sam e dispersando le tempeste. Lara, Sam, Reyes e Jonah lasciano poi l'isola e vengono raccolti da una nave cargo: mentre tornano a casa, Lara si accorge che i racconti mitici che suo padre le raccontava erano più di storie, decidendo di non tornare subito a casa, e lo schermo diventa bianco con la proclamazione "A Survivor is Born."