In einer nicht allzu fernen Zukunft: England und China befinden sich im Kalten Krieg und haben bereits mit dem geheimen Wettrüsten begonnen. Der Ingenieur Vincent und die junge Wissenschaftlerin Ava arbeiten daran, für das Militär einen lernfähigen humanoiden Roboter zu entwickeln. Bevor das Projekt fertiggestellt werden kann, wird Ava jedoch grausam ermordet. Vincent lässt sich davon aber nicht aufhalten: Er speist die Scans von Avas Gehirnströmungen in den Roboter ein, um ihn mit künstlicher Intelligenz auszustatten. Und das Experiment fruchtet: Vincent erschafft wie aus dem Nichts eine Maschine, die nicht nur kämpfen kann und unzerstörbar ist, sondern auch ein Gewissen zu haben scheint. Doch eine selbstständig denkende Maschine stellt für Vincents Vorgesetzten eine Bedrohung dar und wird den Wissenschaftlern schon bald zu gefährlich...

In naher Zukunft beginnt eine insektenartige Alienrasse - die sogenannten Mimics, mit einer Invasion der Erde. Mit ihrer überlegenen Technologie zerstören die Mimics unerbittlich Städte und ganze Länder, das menschliche Militär ist so gut wie machtlos. Doch noch ist nicht alle Hoffnung verloren, denn die militärischen Kräfte der ganzen Welt haben sich verbündet, um in einer letzten Offensive gegen das übermächtige Alienheer in die Schlacht zu ziehen. In diesem gigantischen Selbstmordkommando findet sich auch der degradierte Lt. Col. Bill Cage wieder. Er stirbt während der Schlacht, aber unglaublicherweise erwacht er daraufhin wieder am Morgen desselben Tages.