A ação épica desse thriller de ficção científica se desenrola em um futuro próximo, quando uma raça alienígena chega à Terra em um ataque impiedoso, imbatível por qualquer unidade militar do mundo. O Major William Cage (Cruise) é um oficial que nunca viu um dia de combate, quando é deixado sem cerimônias no que vem a ser uma missão suicida. Morto em alguns minutos, Cage se encontra inexplicavelmente em um loop de tempo que o força a viver repetidamente o mesmo combate brutal, no qual luta e morre… várias vezes. Mas, em cada batalha, Cage se torna capaz de combater os adversários com habilidades cada vez melhores, ao lado da combatente das Forças Especiais Rita Vrataski (Blunt). À medida que Cage e Rita combatem os alienígenas, cada encontro repetido os torna um passo mais próximo de derrotar o inimigo.