公元2035年，人类被12猴大军开发的病毒入侵。大多数人在这场病毒灾难中丧生。只有少数人侥幸逃脱，但只能在黑暗的地下生存。1996年，科学家决定派人穿越时空，追溯12猴大军的起源。囚徒詹姆斯·科尔（布鲁斯·威利斯饰）被选为志愿者。一次偶然的机会，科尔回到了1990年，当时他向当时的人们描述了这场灾难，作为精神病患者被抓获并被医生凯瑟琳·雪莉（玛德琳·斯托饰）带走。)诊断为精神分裂症。科尔在患者同伴杰弗里·戈因斯的帮助下逃脱并回到了未来。科尔再次被送回了1996年，因为12猴大军的来历不明。科尔这次在费城创建了12猴大军，他找到了医生凯瑟琳，两人开始了追查12猴大军的冒险！
