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JakeGyllenhaal饰）突然惊醒，发现自己在一辆高速行驶的列车上，旁边是一个陌生的女子克里斯蒂安（米歇尔·莫娜汉MichelleMonaghan饰），正在与他交谈。科特对自己为何会在这辆列车上感到困惑，更不可思议的是，他以另一个人的身份存在。就在他迷惑不解之际，列车突然发生爆炸……科特再次惊醒，发现自己被困在一个密闭的太空仓里，一位女军官古德温（维拉·法米加VeraFarmiga饰）通过视频与他对话，要求他报告列车上发生的事情。科特一头雾水，还没弄清楚发生了什么，他又被送上了那辆列车。这次之后，科特终于明白自己正在执行一项任务，负责调查芝加哥火车爆炸案，并找到可怕的罪犯，查出他的下一个目标。科特一次又一次地被送上那辆高速列车，每次只有八分钟的时间进行调查。在调查过程中，科特发现自己在一周前已经死亡，原来他参与了一项“脑波原代码”的机密任务，通过已经逝去的科特尚未完全死亡的脑细胞影像来还原事件，探寻事情的真相。最终，科特成功完成了任务，但他决定再次返回列车，拯救列车上的那些无辜生命……