Lieutenant Colonel Bill Cage (Tom Cruise) wird zu einem Einsatz geschickt, obwohl er gar keine Kampferfahrung hat. Er soll eine brutale Alienart, die Mimics, auslöschen, die die Erde angreift. Aber nur wenige Minuten später stirbt er bereits. Unerklärlicherweise landet er in einer Zeitschleife, wo er immer wieder den schrecklichen Tag durchmachen muss, kämpft und stirbt. Aber jedes Mal lernt er Neues dazu, wie er sich verteidigen und die Mimics bekämpfen kann. Hilfe bekommt er von der Elitesoldatin Rita Vrataski. Zu zweit müssen sie nun mit allen Mitteln versuchen, die Alieninvasion auszulöschen und die Erde zu retten.