在未来世界，美国空军飞行员柯尔特·史蒂文斯执行任务时脑部受重伤，却意外被选中参与一项名为“源代码”的秘密任务。他的意识能进入在列车爆炸案中遇害的死者肖恩身体里，通过八分钟的时间找出爆炸嫌犯并阻止下一次袭击。柯尔特一次次回到列车上，在有限时间内寻找线索。他结识了列车上的克里斯蒂娜，两人关系逐渐升温。随着一次次尝试，柯尔特离真相越来越近，也发现了“源代码”背后惊人的秘密。最终，他不仅成功阻止了更大的灾难，还以另一种方式获得了新生。