Le capitaine Colter Stevens se réveille désorienté dans le corps d'un inconnu, à bord d'un train de banlieue de Chicago qui, huit minutes plus tard, explose sous l'effet d'une bombe. Il découvre qu'il fait partie d'une expérience militaire appelée Source Code, capable d'introduire sa conscience dans les dernières minutes de la vie d'une victime, et que sa mission est de revivre ce laps de temps encore et encore jusqu'à identifier le terroriste avant qu'il ne frappe de nouveau. Tout en résolvant l'énigme, il se débat entre le devoir et le désir de sauver une femme condamnée. Duncan Jones réalise un thriller de science-fiction alerte et astucieux sur le temps, l'identité et le sacrifice.