Quando a Terra é invadida e dominada por alienígenas, Bill Cage (Tom Cruise) é forçado a se juntar às Forças Armadas e tomar a linha de frente no dia do confronto final, onde morre. Porém, ele acaba ficando preso no tempo e é condenado a reviver a data repetidamente. Entre mortes e renascimentos, o protagonista adquire conhecimentos novos e pode antecipar situações, tendo a chance de mudar o desfecho do combate. Para isso ele contará com a ajuda de Rita Vrataski (Emily Blunt), que também ficou presa no tempo e tem como maior objetivo vencer a guerra contra os invasores.