在公元2035年，世界遭受了一种致命病毒的袭击，大部分人类都不幸丧生，只有少数侥幸逃生的人苟延残喘地生活在地下。为了拯救这个垂死的世界，科学家们精心设计了一个计划，旨在找到并消除病毒的源头。在这个过程中，他们意外地揭示了12只猴子军团(Twelve Monkeys)的秘密。
故事发生在公元2035年，当时地球上的人类被一种由12只猴子军团研制的病毒侵袭。这场灾难导致大量人口死亡，剩余的人类只能在阴暗的地下世界勉强维持生存。为了改变这一悲惨的现状，科学家们决定派遣一名志愿者穿越时空回到1996年，寻找12只猴子军团的罪魁祸首。
在这个关键时刻，囚犯詹姆斯•科尔(布鲁斯•威利斯 Bruce Willis 饰)被选中作为志愿者。然而，命运的捉弄让他误入时空隧道，回到了1990年。在那里，他试图向当时的人们解释即将发生的灾难，但却被当作疯子抓了起来，并被医生凯瑟琳•雪莉(玛德琳•斯通 Madeleine Stowe 饰)诊断为精神分裂症。幸运的是，他在病友杰弗里•戈因斯(Peter MacNicol 饰)的帮助下逃脱了困境。
回到未来后，科尔意识到他还没有找到12只猴子军团的真正来源。于是，他再次被派回1996年，这一次他确定了病毒源头位于费城。在那里，他与医生凯瑟琳联手展开了一场惊心动魄的追查12只猴子军团的冒险之旅。
