- 2018年，天网系统与人类的战争使世界陷入了末世般的境况，反抗军精神领袖约翰·康纳带队执行一次任务的过程中获得了战胜天网的新思路，而天网系统适时推出了新的目标排名，康纳位居次席，榜首上康纳此时尚年青的父亲凯尔·瑞斯赫然在列。与此同时，一名遗忘了自身过去经历的强壮男子马库斯出现在洛杉矶的废墟中，他与反抗军战士瑞斯偶然结识，并组队前往反抗军总部，不料途中遭机械人袭击，瑞斯被俘。落单的马库斯经由反抗军女战士布莱尔引路，迎来了与康纳命中注定的相遇，但人与机械的对立让康纳不得不视对方为敌人……瑞斯在天网中心生死未卜，同时反抗军高层不肯推迟强行进攻计划，留给康纳的时间不再充裕，他只能选择进行一场赌上性命与荣誉的潜入行动。
- 未来，2044年。时间旅行从被发明的一开始就属于非法，只有当黑帮组织想清理某个特定对象、又不愿意在此世界留下任何痕迹时，才会出动“环形使者”。他们专门负责处决那些被时间传送回彼世界的目标。之所以称为“环形使者”，因为他们最终必须杀死未来的自己——这样才不会给未来主顾留下任何的麻烦。这个过程被称为“封环”。杀手乔（约瑟夫·高登-莱维特 Joseph Gordon-Levitt 饰）是最年轻的环形使者，弹无虚发，然而当他想处决来自未来的自己（布鲁斯·威利斯 Bruce Willis 饰）时，却遭到激烈反抗而失手。老年乔希望杀死未来封环计划中的关键人物——唤雨师，从而改变妻子（许晴 饰）的命运；青年乔在追杀过程中遇到了农场单亲妈妈莎拉（艾米莉·布朗特 Emily Blunt 饰），意外的成为了一对母子的保护人。两个版本的乔在这场改变未来（和现在）的豪赌中各出奇谋，上演了自我的巅峰对决......
