In un futuro prossimo una razza aliena ha colpito la Terra con un assalto implacabile, imbattibile da qualsiasi unità militare terrestre. Il tenente William Cage è un funzionario militare senza alcuna esperienza di guerra, che si ritrova catapultato in una sorta di missione suicida. Cage infatti viene ucciso dopo pochi minuti di combattimento, ma si ritrova inspiegabilmente gettato in un ciclo temporale che lo costringe a vivere lo stesso brutale combattimento più e più volte, ed a morire continuamente. Ma dopo ogni battaglia, Cage affina sempre più le proprie abilità contro gli avversari, affiancato da una soldatessa delle forze speciali, Rita Vrataski. E mentre Cage e Rita lottano contro gli alieni, diventando sempre più forti, il ripetersi di ogni scontro rappresenta un passo avanti per sconfiggere definitivamente il nemico.