杰夫（阿兰·德龙 Alain Delon 饰）是一名沉默寡言的杀手，他住在一间旅馆里，仅与一只鸟为伴。独来独往的他接到委托暗杀俱乐部的老板，尽管行动天衣无缝，但警察还是扣押了他。钢琴女马蕾莉（凯茜·罗齐尔 Cathy Rosier 饰）认出了杰夫就是当天的可疑男子，但她却选择了包庇杰夫，这使杰夫心生疑虑。杰夫找到中间人结算工钱，没想到中间人开枪打伤了他。逃过一劫的杰夫暗中查明了雇主的身份，找到并且杀死了他，但同时，他发现，当初袒护他的马蕾莉，居然是雇主的情人。心情复杂的杰夫举着手枪来到俱乐部质问马蕾莉，却被早已埋伏在此的警察乱枪打死，事后，警察们发现，杰夫的手枪中并没有子弹，他这一行为的意义也成为了一个永远的秘密。

故事发生在大断电30年后。复制人K（瑞恩·高斯林 Ryan Gosling 饰）是新一代的银翼杀手，在如今的世界里，人类和复制人之间的界限划分的更加明确，复制人从刚一制造出来就被灌输了服务于人类的思想，绝对不被允许产生人类的感情。
某日，一具女性复制人的遗骨被挖掘了出来 ，令陆军中尉乔什（罗宾·怀特 Robin Wright 饰）感到震惊的是，这名女性复制人生前不仅怀过孕，还将孩子生了下来，这个孩子的存在将会彻底破坏政府苦心经营的规则和秩序。乔什命令K找出这个孩子，并将他杀死。在一间废弃的农场里，K发现了一些线索，然而，这些线索竟然和他被植入的过去的记忆有着千丝万缕的关联。与此同时，复制人尼安德（杰瑞德·莱托 Jared Leto 饰）和他的手下拉芙（西尔维娅·侯克斯 Sylvia Hoeks 饰）也在寻找着这个孩子的下落。