Die Erde in nicht allzuferner Zukunft: Genetische Defekte können inzwischen schon bei der Geburt festgestellt werden, ebenso wie die voraussichtliche Lebenszeit des Neugeborenen. Wer genetisch nicht einwandfrei ist, wird zum Menschen zweiter Klasse ohne Chance auf sozialen Aufstieg, da sich die Mühe nicht lohnt. Vincent Freeman ist einer dieser Unglücklichen, der nur einen Traum hat: einmal für die Gattaca Corp. eine Arbeitsstelle im Weltraum antreten zu können. Um die Vorschriften zu umgehen, nimmt er die Identität eines begabten jungen Mannes an, den ein Unfall aller Chancen beraubt hat. Mit dessen Hilfe erträgt er chirurgische Eingriffe, um die Täuschung perfekt zu machen, immer in Angst, ein verlorenes Haar, eine Hautschuppe oder ein plötzlicher Urintest könnte die Wahrheit ans Licht bringen. Als er seinem Ziel immer näher kommt, verliebt er sich in seine Kollegin Irene.

New Jersey 1941. Rafe McCawley und Danny Walker sind seit ihren Kindertagen beste Freunde. Wie Brüder sind sie aufgewachsen und das Fliegen war schon immer ihre große Leidenschaft. Inzwischen sind sie waghalsige junge Piloten im U.S. Army Air Corps. Bis eine eigenmächtige Entscheidung Rafes ihre Freundschaft auf die Probe stellt: Er hat sich als Freiwilliger zum "Eagle Squadron" gemeldet, einer Gruppe amerikanischer Soldaten, die auf Seiten der Engländer kämpft. Rafe lässt nicht nur seinen besten Freund zurück, sondern auch seine große Liebe Evelyn. Sie ist eine mutige junge Frau, die Rafe im Militärkrankenhaus kennenlernte, in dem sie als Krankenschwester arbeitet. Während Rafe in England sein Leben aufs Spiel setzt, werden Evelyn und Danny nach Pearl Harbor auf Hawaii versetzt ...

Eine Gruppe einander unbekannter Menschen findet bei einem Unwetter Zuflucht in einem Motel. Kurz darauf wird eine Person der Gruppe tot aufgefunden - der Beginn einer Mordserie eines offenbar methodisch vorgehenden Killers. Während die Überlebenden versuchen den Mörder zu überführen, bemerken sie eine seltsame Verbindung zueinander.

Evan Treborn hatte keine besonders angenehme Kindheit. Sein Vater war halb verrückt, Schläge, der Missbrauch seiner Freundin und Morddrohungen waren an der Tagesordnung. Hilfe fand er nur bei einigen wenigen Freunden und in seinen Tagebüchern, denen er sich seit seinem 7.Lebensjahr anvertraute. Jetzt, erwachsen, entdeckt er, dass er in der Zeit zurückreisen kann. Bestrebt, die finstere Vergangenheit zu ändern, als seine Freundin stirbt, bemüht er sich um temporäre Ausbesserung der eigenen Vergangenheit. Doch jede Veränderung ist wie der Schlag eines Schmetterlingsflügels, der am Ende der Welt einen Orkan auslöst: die neue Zukunft ist immer noch schrecklicher, als die Realität, die er selbst kannte. Also versucht es Evan immer wieder ...