Militair Colter Stevens (Jake Gyllenhaal) wordt met een schok wakker in een trein op weg naar Chicago. Hoewel de passagiers hem lijken te kennen heeft hij geen idee waar – of wie – hij is. Het laatste wat hij zich herinnert is een helikoptermissie in Irak. Nu zit hij in het lichaam van iemand anders, maar voor hij iets kan doen vernietigt een bomexplosie het complete treinstel en alle passagiers. Colter herbeleeft de minuten voor de aanslag keer op keer. Daarbij zoekt hij niet alleen antwoord op de vraag wat er gebeurd is, maar ook naar manieren om het heen en weer springen in de tijd in zijn voordeel te laten werken. Kan hij het verleden beïnvloeden? En hoeveel zet hij daarvoor op het spel?