En un futuro cercano, la humanidad está en una lucha desesperada contra una raza alienígena imparable conocida como los "Miméticos". Bill Cage, un oficial de relaciones públicas sin experiencia en combate, es arrastrado a una misión suicida en el frente de batalla. Sin embargo, lo que debería ser su final se convierte en algo extraordinario. Tras ser asesinado en el campo de batalla, se encuentra atrapado en un bucle temporal que lo obliga a revivir el mismo día una y otra vez, cada vez que muere.
Con cada repetición, Bill mejora sus habilidades de combate y empieza a descubrir los secretos de la invasión alienígena. Junto a la valiente y experimentada guerrera Rita Vrataski, quien también ha experimentado un fenómeno similar, se convierte en su mentor en el arte de la lucha. A medida que la dupla se esfuerza por encontrar la clave para detener a los Miméticos, la presión aumenta y se enfrenta a un tiempo que se agota.
A través de la acción intensa y momentos de humor oscuro, Bill y Rita deben encontrar una forma de romper el ciclo y enfrentar al enemigo en una batalla final que podría decidir el destino de la humanidad. Cada muerte se vuelve una lección, y con el tiempo, Bill se da cuenta de que la única forma de ganar es al aprender de sus errores y redescubrir su propia valentía. La película es una mezcla electrizante de ciencia ficción y acción, manteniendo a los espectadores en el borde de sus asientos.