En plein désert, deux tribus de grands singes s’affrontent autour d’un point d’eau. L’apparition d’un mystérieux monolithe fascine l’un des primates, qui bientôt crée l’outil lui permettant de dominer ses congénères. Des millions d’années plus tard, des cosmonautes découvrent un monolithe identique dans le sol lunaire.

Nous sommes en l’an 2035. Les quelques milliers d’habitants qui restent sur notre planète sont contraints de vivre sous terre. La surface du globe est devenue inhabitable à la suite d’un virus ayant décimé 99% de la population. Les survivants mettent tous leurs espoirs dans un voyage à travers le temps pour découvrir les causes de la catastrophe et la prévenir. C’est James Cole, hanté depuis des années par une image incompréhensible, qui est désigné pour cette mission.

Dans les dernières années du 20ème siècle, des milliers d’hommes et de femmes partent à la conquête de l’espace, fuyant les mégalopoles devenues insalubres. Sur les colonies, une nouvelle race d’esclaves voit le jour : les répliquants, des androïdes que rien ne peut distinguer de l’être humain.