公元2035年，人類被12只猴子軍研制的一種病毒侵襲，大部分人類都在這場病毒災難中死亡，只有少數人僥幸逃生，但也只能在陰暗的地下，苟且偷生。 科學家們決定派人穿越時光回到1996年追查12只猴子軍的來歷。囚徒詹姆斯·科爾(布魯斯·威利斯 Bruce Willis 飾)被 挑選為志願者。陰差陽錯，科爾回到了1990年，當他向當時的人們描述未來的那場大災難時，被當作精神病捉了起來並被醫生凱瑟琳·雪莉（瑪德琳·斯通 Madeleine Stowe 飾）診斷為精神分裂症。科爾在病友傑弗里·戈因斯幫助下逃脫，回到了未來。因為沒查清12只猴子軍的來歷，科爾再次被派回了1996年。 科爾這次發現了12只猴子軍的起源地在費城，他找到了醫生凱瑟琳，二人一起展開了追查12只猴子軍的冒險之旅!