El capitán Colter Stevens (Jake
Gyllenhaal), un soldado que forma parte de un programa experimental del
gobierno para investigar un atentado terrorista, despierta en la piel
de un viajero del tiempo cuya misión es vivir una y otra vez el atentado
a un tren hasta que consiga averiguar quién es el culpable. Guiado por
una oficial de comunicaciones (Vera Farmiga) que controlará a Stevens en
su viaje a través del tiempo, en el tren el joven conocerá a una
viajera (Monaghan) con la que se implicará emocionalmente.