וויליאם קייג' (טום קרוז) הוא קצין צבאי חסר ניסיון בשדה הקרב, שנזרק לפתע למשימה כמעט אובדנית נגד חייזרים שפלשו לכדור הארץ בעתיד הקרוב. בתוך דקות ספורות מהקרב הראשון שלו, קייג' נהרג, אך במקום למות סופית, הוא מוצא את עצמו לכוד בלולאת זמן שמחזירה אותו שוב ושוב להתחלה של אותו קרב קטלני. כל פעם שהוא מת, הוא מתעורר מחדש באותו רגע לפני הקרב, ומקבל הזדמנות ללמוד ולהשתפר. בהדרגה, קייג' לומד כיצד לשרוד ולהילחם בצורה יעילה יותר נגד האויבים הבלתי אנושיים.
במהלך הלולאות, קייג' פוגש את ריטה וראטסקי (אמילי בלאנט), לוחמת מיומנת ומוערכת שמסייעת לו להתמקצע ולהבין את טבע הלחימה ואת האויב. השניים יוצרים ברית לא פשוטה, כשהם מתאמנים יחד ומנסים לפצח את הדרך לנצח את הפלישה החייזרית. עם כל חזרה בזמן, הם מצליחים להתקדם צעד נוסף לעבר ניצחון, מגלים סודות חדשים על האויב ומפתחים אסטרטגיות חדשות. הסיפור מתמקד במאבק של קייג' להתגבר על הפחד והחוסר ניסיון שלו, תוך כדי שהוא מתמודד עם האתגר הכבד של להילחם על עתיד האנושות. כל לולאה היא הזדמנות חדשה לשנות את התוצאה, אך גם מבחן קשה של סבלנות, אומץ ונחישות. השילוב בין יכולותיו המתפתחות של קייג' לבין המומחיות של ריטה יוצר דינמיקה מרתקת שמובילה אותם לעבר קרב גורלי שבו גורל העולם תלוי בידיהם. במהלך המסע, קייג' וריטה מגלים כי רק השמדת הישות המרכזית של החייזרים, ה"אוג'ר", תוכל לשבור את הלולאה ולהביא לסיום הפלישה. הם מתכננים מתקפה נועזת על בסיס האויב, תוך ניצול הידע שצברו בכל החזרות בזמן. הקרב הסופי מלא במתח, קורבנות והקרבה עצמית, אך בסופו של דבר הם מצליחים להשיג את המטרה. הסרט מסתיים בכך שקייג' מתעורר בעולם חדש, שבו הפלישה לא התרחשה, ומראה כיצד מאמציהם שינו את ההיסטוריה. העלילה משלבת אלמנטים של מדע בדיוני, פעולה ומתח, ומדגישה את חשיבות ההתמדה והלמידה מתוך כישלונות.
