Dans un futur proche, des hordes d'extraterrestres extrêmement organisés, les « mimics » ont envahi la Terre. Alors que l'humanité lutte de toutes ses forces, le commandant Cage (Tom Cruise) est tué lors d'une bataille mais, pris dans un paradoxe temporel, il se réveille un jour avant la bataille. Ce cycle se reproduira sans cesse et chaque fois qu'il mourra, il ressuscitera et entrainé par un super soldat, le sergent Rita Vratasky (Emily Blunt) deviendra de plus en plus expérimenté.