No ano de 2035, James Cole (Bruce Willis) aceita a missão de voltar ao passado para tentar decifrar um mistério envolvendo um vírus mortal que atacou grande parte da população mundial. Tomado como louco, no passado, ele tenta provar a sua sanidade para a médica Kathryn Railly (Madeleine Stowe), sua única esperança de mudar o futuro.