地球的上空突然出现了十二架贝壳状的不明飞行物，悬浮在十二个不同的国家的上空，外星人向人类发出了讯号，但人类却并不能够解读。美国军方找到了语言学家路易斯（艾米·亚当斯 Amy Adams 饰）和物理学家伊恩（杰瑞米·雷纳 Jeremy Renner 饰），希望两人能够合作破解外星人的语言之谜。经过数次的接触，路易斯发现外星人使用了一种极为特殊的圆环状的文字，并逐渐了解了其中的奥妙。由于一直无法确定外星人来到地球的真正目的，中国、俄罗斯等四国决定对外星人发起进攻，美方亦决定放弃研究将全部人员撤离，在这个节骨眼上，路易斯终于明白了外星人的意图，利用外星人赋予她的特殊的“武器”，路易斯以一人之力改变了未来。

在美国与墨西哥的边界有一块灰色地带，那里是毒贩和杀手们的天堂，他们在此交易火并，完全视法律为无物。凯特（艾米莉·布朗特 饰）是联邦调查局的探员，带着惩奸除恶的正义理想与坚定信念，她来到此地加入联邦政府特种部队，成为了马特（乔什·布洛林 饰）的部下。亚历桑德罗（本尼西奥·德尔·托罗 饰）是曾经卧底在毒枭身边的前任特工，马特找到了他，希望经验丰富的他能够成为行动小组的战略顾问，然而亲历过地狱的亚历桑德罗完全不按常理出牌，他的所作所为时常刺激着凯特脆弱而又敏感的神经。随着调查的深入，死亡的气息笼罩着行动组内的每一个人，一次又一次与死神擦肩而过，凯特的信念开始发生动摇。

Adam（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）是一所大学的历史系副教授，和女朋友生活在一起，每天上班下班，过着平静的生活。直到一天，他在一部电影里发现了一个长得和他一模一样的演员。他利用互联网找到了该演员的资料，并联系上了他。
和Adam长得一模一样的演员叫Anthony，有一个怀孕的妻子，他一开始只把Adam当成一个疯狂的影迷，直到上网搜索了Adam的资料，终于下决心和Adam见面。
两人约定在一个旅馆见面，Adam见到一个长得和自己一模一样的Anthony，心生恐惧，告知对方此后不要再见便匆匆离开。然而几天后，Anthony却出现在Adam家中，并提出了一个奇怪的要求......

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。