克恩郡巡警乔狄肯，小名狄克（丹泽尔·华盛顿 饰），被派往洛杉矶进行本该是趟简单明快的证据收集任务。取而代之的是，他被卷入一场缉捕正肆虐该市的连环杀手之行动。领导缉捕的是洛杉矶郡警长吉姆贝克斯特（拉米·马雷克 饰），对狄克的警察直觉大为惊艳，因而私自寻求他的协助。　　但在两 人追踪主要嫌疑人艾伯特史帕玛（杰瑞德·莱托 饰）时，贝克斯特浑然不觉该调查勾起了狄克对过去不愉快的回忆，随之出土的黑暗秘密除了威胁案件调查外，可能牵连更剧。

海平面上升，空气质量持续恶化，失控的废弃物使洛杉矶变成了举目无际的垃圾堆。2049年聚焦一个更年轻、机器人化得更明晰的复制人K，他的工作是猎杀旧型号的复制人，受命于洛城警署坚韧的陆军中尉乔茜。在追捕一个早期型号的连锁8号复制人萨珀的常规任务中，K有令人吃惊的发现，这个发现足以威胁到人类与现在数以百万计的人造人奴隶之间的秩序，复制人对人类的服从情况取决于他们的内置有效期，以及他们是被创造出来服务于主人这种思想，很多东西都可以将这个系统搅得一团乱。乔茜有理由相信K这个发现会引起复制人起义，所以命令K毁灭证据。

故事发生在大断电30年后。复制人K是新一代的银翼杀手，在如今的世界里，人类和复制人之间的界限划分的更加明确，复制人从刚一制造出来就被灌输了服务于人类的思想，绝对不被允许产生人类的感情。某日，一具女性复制人的遗骨被挖掘了出来，令陆军中尉乔伊感到震惊的是，这名女性复制人生前不仅怀过孕，还将孩子生了下来，这个孩子的存在将会彻底破坏政府苦心经营的规则和秩序。乔伊命令K找出这个孩子，并将他杀死。在一间废弃的农场里，K发现了一些线索，然而，这些线索竟然和他被植入的过去的记忆有着千丝万缕的关联。与此同时，复制人尼安德和