在1996年時人類被致命病毒侵襲，直到2035年地球上只有在地底存活下來少數的人類。科學家們為了追查當年病毒擴散的原因，讓囚犯占士·科爾（James Cole，布斯·韋利士飾演）作為志願者透過時間旅行回到1996年去調查，線索是該年一則提及「12猴子軍團」的電話留言錄音，並設法阻止事件的發生。 第一次傳送出現錯誤，科爾被送到1990年的巴爾的摩。因為他向人們描述6年後將有50億人口死於一場病毒災難，而被精神病醫生嘉芙蓮·雷莉診斷為精神思·裂和妄想症，並送入了精神病院。幸好科學家們將他傳送回了2035年。隨後，科學家們又一次將他傳送回1996年，科爾發現病毒的發源地是在費城。他挾持了嘉芙蓮開車送他到費城，並找到了12猴子軍團。起初，嘉芙蓮不相信他的話，但是隨着一些事件的發生，她逐漸相信並愛上科爾，並決心幫助他挽救人類的命運。 他們發現12猴子軍團原來是個動物解放運動協會，它的組織者是六年前科爾在精神病院的病友謝菲（Jefferey Goines，畢·彼特飾演），謝菲之父為著名的病毒專家科蘭德。科爾一度以為是自己當年在精神病院中關於病毒襲擊的談話啟發了謝菲毀滅世界的靈感，嘉芙蓮也偶然間留下一段電話留言警告12猴子軍團的可能威脅（這就是前述被未來科學家反覆研究的線索）。 然而，後來謝菲及其12猴子軍團成員的大行動其實只是將科蘭德捆送動物園囚禁以抗議其動物活體實驗，並釋放關在動物園的動物任牠們在費城四處遊蕩。當科爾發現那場致命的病毒根本與12猴子軍團無關後，他和嘉芙蓮決定不再理會，並打算飛離費城享受平淡美好的生活。在機場兩人卻發現科蘭德博士的助手彼得斯才是世界末日的罪魁禍首，當時他正準備運送病毒到最早爆發疫情的幾個城市。但是正當科爾準備開槍阻止彼得斯時，他卻被趕到的警察當場擊斃，而彼得斯則已開始了散佈病毒的行動。在科爾臨死時，幼年的科爾正好經過此處，老科爾才發現自己被殺的這一幕原來就是自己經常在夢中夢到的場景。

When a young boy shoots at a bird and misses, he embarks on a search to find where the bullet went.

This bullet is stamped with the inscription 'Remington Peters 12' and yet is not mentioned in Remington's catalogue. It consists of 20 small steel arrows.