Captain Colter Stevens erwacht orientierungslos im Körper eines Fremden, an Bord eines Pendlerzugs in Chicago, der acht Minuten später durch eine Bombe explodiert. Er erfährt, dass er Teil eines militärischen Experiments namens Source Code ist, das sein Bewusstsein in die letzten Lebensminuten eines Opfers versetzen kann, und dass seine Mission darin besteht, diese Zeitspanne wieder und wieder zu durchleben, bis er den Terroristen identifiziert, bevor dieser erneut zuschlägt. Während er das Rätsel löst, ringt er zwischen der Pflicht und dem Wunsch, eine dem Tod geweihte Frau zu retten. Duncan Jones inszeniert einen wendigen, geistreichen Science-Fiction-Thriller über Zeit, Identität und Aufopferung.