Una raza alienígena denominada Mimic ha iniciado una invasión a la Tierra, siendo el territorio europeo el primero en sufrir la ofensiva alienígena y una coalición de naciones planea una contraofensiva para expulsar definitivamente a los agresores. Mientras tanto el Mayor William “Bill” Cage (Tom Cruise), un burócrata militar, es enviado al frente por el General Brigham (Brendan Gleeson) sólo para morir casi de inmediato. Para su sorpresa despierta en la mañana de su llegada a la base militar sólo para repetir el mismo día hasta su muerte una y otra vez pero recordando cada detalle. Al no encontrar explicación a tan extraño suceso se reúne con Rita “Full Metal Bitch” Vrataski (Emily Blunt), la única persona que comprende tan extraordinaria capacidad, la cual puede ser crucial para cambiar la balanza en favor de los defensores y para ello Rita entrenará a Cage y lo convertirá en una pieza clave para ganar la guerra y salvar a la humanidad.