In de nabije toekomst wordt de aarde aangevallen door buitenaardse wezens, waar geen enkele militaire macht tegen opgewassen is. Majoor William Cage is een officier die nog nooit een oorlogsfront van dichtbij heeft gezien, totdat hij betrokken raakt bij een zelfmoordmissie. Hij sneuvelt binnen enkele minuten en belandt vervolgens op raadselachtige wijze in een timeloop. Hier moet hij steeds opnieuw hetzelfde gevecht leveren en vindt elke keer de dood. Na elk gevecht echter, kan Cage meer tegenstand bieden aan zijn tegenstanders, mede dankzij de hulp van Special Forces strijder Rita Vrataski.