月球最高监狱，穷凶极恶的伯格罗多星人鲍里斯（杰梅奈·克莱门特 Jemaine Clement 饰）越狱逃亡。他在1969年犯下邪恶罪行，最终被年轻的K（乔什·布洛林 Josh Brolin 饰） 砍掉一只手臂，送入监狱。此次他逃脱的目的，就是穿越时空杀死K。与此同时，J （威尔·史密斯 Will Smith 饰）和K（汤米·李·琼斯 Tommy Lee Jones 饰）一如既往处理各种外星人引起的混乱，因对鲍里斯的案件三缄其口，两个好搭档心生隔阂。                                                                      　　崭新的一天，J发现K消失不见，周围更几乎没人知道K这个人。此时的K已在40年前被鲍里斯杀死，他所建立的A网也不复存在。在这危急时刻，伯格罗多星人大举入侵地球。为了保护家园，J必须穿越时空再次改变历史……

未来，2044年。时间旅行从被发明的一开始就属于非法，只有当黑帮组织想清理某个特定对象、又不愿意在此世界留下任何痕迹时，才会出动“环形使者”。他们专门负责处决那些被时间传送回彼世界的目标。之所以称为“环形使者”，因为他们最终必须杀死未来的自己——这样才不会给未来主顾留下任何的麻烦。这个过程被称为“封环”。杀手乔（约瑟夫·高登-莱维特 Joseph Gordon-Levitt 饰）是最年轻的环形使者，弹无虚发，然而当他想处决来自未来的自己（布鲁斯·威利斯 Bruce Willis 饰）时，却遭到激烈反抗而失手。老年乔希望杀死未来封环计划中的关键人物——唤雨师，从而改变妻子（许晴 饰）的命运；青年乔在追杀过程中遇到了农场单亲妈妈莎拉（艾米莉·布朗特 Emily Blunt 饰），意外的成为了一对母子的保护人。两个版本的乔在这场改变未来（和现在）的豪赌中各出奇谋，上演了自我的巅峰对决......