La historia se desarrolla en un futuro no muy lejano cuando una raza de extraterrestres ataca el planeta Tierra en un asalto implacable, y que ningún ejército puede detener. El Teniente Coronel Bill Cage (Tom Cruise) es un oficial que, sin haber participado nunca en combate, es repentinamente enviado a una misión poco menos que suicida. A Cage le matan en unos minutos, y después se encuentra inexplicablemente metido dentro de un bucle del tiempo, condenándole a revivir el mismo combate brutal una y otra vez. Pero con cada repetición, Cage llega a ser más habilidoso en la lucha contra los adversarios, junto con la combatiente de las Fuerzas Especiales Rita Vrataski (Emily Blunt). A medida que Cage y Rita combaten contra los alienígenas, cada batalla repetida se convierte en una nueva oportunidad para vencer al enemigo.
