未来的世界，人类已能轻松穿梭于星际之间，在太空中展开商业活动。“诺斯特罗莫”是在太空活动的众多星际商业运输船之一。一次，它完成任务满载太空矿石返航地球时，突然收到了一组奇怪的信号，由于这可能是求救信号，飞船接到指令前往信号源地进行搜救。经过一段飞行后，飞船终于抵达信号源发出的地方。船员们发现此处果然有一艘坠毁的飞船，只是，经过一番搜索，他们发现该船的船员们都早已死亡，化为化石。此时，留在“诺斯特罗莫”号的第三指挥官蕾普莉已经破译出该信号并不是求救信号，而是警告信号！队员的生死搏斗开始了！

距今50多年前，一艘来自赛博坦的飞船坠落月球，由此引发了美苏两国的太空竞赛。人类争相登上月球，只为一探飞船残骸中的秘密。时间回到21世纪初，经过几番征战，汽车人终于挫败霸天虎的入侵，继而与人类合作，共同保卫美丽的地球。然而发生在切尔诺贝利的事件却将尘封已久的月球计划重新摆到桌面。为了防止霸天虎找到能量柱为非作歹，擎天柱与战友飞赴月球，更从当年的飞船中救出了汽车人的先代领导者——御天敌。御天敌是能量柱的发明者，将上百根能量柱集合在一起便可制造太空桥，实现物质的瞬间传送。
忙着找工作以及和女友卡莉（罗茜·汉丁顿-惠特莉 饰）经营爱情的山姆（希亚·拉博夫 饰）无可避免地卷入其中，他渐渐发现霸天虎的操纵一切的阴谋，却不知更大的阴谋和危机隐藏在那月影背后……

凯斯特（尼古拉斯•凯奇 Nicolas Cage 饰）是一个恐怖分子，他本想杀死探员西恩（约翰•特拉沃塔 John Travolta 饰），却误杀了西恩的儿子，西恩更与凯斯特结下不共戴天之仇。在逮捕凯斯特归案之后，他以为可以划上句号，却得知凯斯特已经把一枚毒气炸弹投放在某个人群密集的角落。
为了查出炸弹地点，西恩决定利用整形手术，将昏迷中的凯斯特的脸换在自己身上，去假扮凯斯特身份套出他弟弟说出真相。这件事属于FBI高度机密，只有寥寥几人知情。
凯斯特醒来，此时他有着西恩的面相。于是他决定将计就计，将知情人杀掉之后，他就变成了西恩……

在阿富汗执行任务的美国空军飞行员科特史蒂文斯上尉（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）突然惊醒，发现自己在一辆高速行驶的列车上，而他的身边坐着一个素不相识的女子克里斯蒂安（米歇尔·莫娜汉 Michelle Monaghan 饰）正在与自己讲话。科尔不知自己为什么会在这辆车上，而且他发现自己居然是以另一个人的身份存在，正当他迷惑不解的时候，列车上忽然发生爆炸……
科特又一次惊醒，发现自己身处一个密闭的太空仓里，有一位女军官古德温（维拉·法米加 Vera Farmiga 饰）正在通过视频和自己对话，并要求自己报告列车上发生的事情。一头雾水的科特还没搞明白是怎么回事时，他又一次被送上那辆列车。这次之后，科特终于明白自己在执行一件任务，负责调察芝加哥火车爆炸案找到恐怖份子并查出他的下一个目标。科特被一次又一次的送上那辆高速列车，每次只有八分钟的时间调察，调察过程中，科特发现自己已在一周前去世，原来他正在参与是一项“脑波原代码”的秘密任务，这项任务通过已经死亡的科特尚未完全死亡的脑细胞影像来还原事件，调查事情的真相。最终，科特顺利完成了任务，但是他却决定再一次返回列车，拯救列车上那些无辜的生命……

二十一世纪初，泰勒公司先进机器人发展到了连锁阶段，那些机器人实际上和人类完全相同，被称为复制人，这些复制人在体力、敏捷度和智慧上都不错，被人类用于外世界从事奴隶的劳动、危险的探险工作及其他星球的殖民任务上，经过外界殖民地连锁六号战斗组的血腥暴动后，地球上宣布复制人为违法物——必须处死。特勤小组——银翼杀手受命侦查任何入侵复制人，并予以击毙。那不叫做处决，而是称之为退休。Rick Deckard（Harrison Ford 饰）就是银翼杀手之一，某天，他奉命追踪潜入泰勒公司的复制人Roy Batty（Rutger Hauer 饰）、Zhora（Joanna Cassidy 饰）、Leon（Brion James 饰）和Pris（Daryl Hannah 饰），和他搭档的是泰勒公司的连锁六号复制人Rachael（Sean Young 饰）在追踪的过程中，他和瑞秋产生了感情，明白了复制人们为了延长自身的机器寿命而做出的努力，渐渐地开始反思人类的命运。

2012年，人类被不知名病毒感染，纽约成为一座空城。Robert Neville（Will Smith 饰）是为军方服务的科学家，也是对病毒有免疫力的幸存者。白天，他带着狗Sam在街道上寻找食物，用广播寻找幸存者，在实验室里研究治愈病毒的方法；晚上，他只能躲在屋子里，因为那些感染病毒而没有死亡的人们，成为了“夜魔”只能夜晚出来活动，丧失理智，会攻击所有的人。
某天，Sam也感染病毒死去，Robert Neville陷入了前所未有的孤独。当他准备和“夜魔”们同归于尽的时候，另外一个幸存者Anna(Alice Braga 饰)救了他。Anna相信山上的隔离区还有幸存者，但是固执的Robert Neville却坚持守在纽约。
又一个晚上，“夜魔”攻击Robert Neville的住所，此时他的研究已经获得成功，但是只有坚持到天亮，人类才能得以延存。