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。

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。