En el futuro una salvaje invasión extraterrestre a la Tierra tendrá como objetivo la destrucción de la raza humana. La historia se desarrolla justo en este momento, donde un hombre (Tom Cruise) y una mujer (Emily Blunt) hacen todo lo posible por resistir al ataque y evitar así su desaparición. El protagonista es uno de los soldados implicados más experimentado en esta cruda guerra, ya que lleva mucho tiempo luchando en ella. El día que muere durante el combate se queda atrapado en un bucle continuo al estilo de 'Atrapado en el tiempo', que lo hará resucitar constante e inevitablemente, reapareciendo una y otra vez en el mismo día de su muerte para luchar y volver a morir en la misma guerra. Cada día que pasa, el soldado vuelve a morir. Su objetivo cada vez que despierta es convertirse en un guerrero aún más letal capaz de detener la invasión extraterrestre. Tras numerosos intentos, se dará cuenta de que su misión es evitar el ataque, ya que la experiencia le demuestra que una vez iniciada la conquista alienígena la raza humana no tiene ninguna oportunidad de sobrevivir. El protagonista deberá ir cambiando los acontecimientos dentro del bucle en el que se encuentra atrapado para evitar el exterminio del hombre, la aniquilación de nuestro planeta y su muerte. De esta forma, el soldado descubrirá la verdadera importancia de cada acto y sus consecuencias, y todo lo que ello esconde detrás...
