故事讲述一场突如其来的气候异变让地球上大部分人类灭亡，在一列没有终点、沿着铁轨一直行驶下去的列车上，载着地球上最后幸存的人们，“雪国列车”成为了他们最后的归宿、最后的信仰也是最后的牢笼，在这里，受尽压迫的末节车厢反抗者为了生存与尊严向列车上的权利阶层展开斗争。

故事发生在大断电30年后。复制人K（瑞恩·高斯林 Ryan Gosling 饰）是新一代的银翼杀手，在如今的世界里，人类和复制人之间的界限划分的更加明确，复制人从刚一制造出来就被灌输了服务于人类的思想，绝对不被允许产生人类的感情。 某日，一具女性复制人的遗骨被挖掘了出来，令陆军中尉乔伊（罗宾·怀特 Robin Wright 饰）感到震惊的是，这名女性复制人生前不仅怀过孕，还将孩子生了下来，这个孩子的存在将会彻底破坏政府苦心经营的规则和秩序。乔伊命令K找出这个孩子，并将他杀死。在一间废弃的农场里，K发现了一些线索，然而，这些线索竟然和他被植入的过去的记忆有着千丝万缕的关联。与此同时，复制人尼安德（杰瑞德·莱托 Jared Leto 饰）和他的手下拉芙（西尔维娅·侯克斯 Sylvia Hoeks 饰）也在寻找着这个孩子的下落。