El Comandante William Cage (Cruise) es un oficial que, sin haber participado nunca en combate, es degradado a una misión poco menos que suicida. Muerto a los pocos minutos, Cage se encuentra en un bucle en el tiempo, viéndose obligado a luchar y morir una y otra vez.

Pero con cada batalla, Cage llega a ser más habilidoso en la lucha contra los adversarios junto con Rita Vrataski (Blunt), guerrera de las Fuerzas Especiales. Y, a medida que Cage y Rita combaten contra los alienígenas, cada encuentro repetido les lleva más cerca de poder batir al enemigo.