Noong taong 2035, atubiling nagboluntaryo si James Cole na hinatulan na ibalik sa nakaraan upang matuklasan ang pinagmulan ng isang nakamamatay na virus na pumawi sa halos lahat ng populasyon ng mundo at pinilit ang mga nakaligtas sa mga komunidad sa ilalim ng lupa. Ngunit nang maling ipinadala si Cole sa 1990 sa halip na 1996, siya ay naaresto at nakakulong sa isang mental hospital. Doon niya nakilala ang psychiatrist na si Dr. Kathryn Railly, at ang pasyenteng si Jeffrey Goines, ang anak ng isang sikat na eksperto sa virus, na maaaring may hawak ng susi sa misteryosong rogue group, ang Army of the 12 Monkeys, na naisip na responsable sa pagpapakawala ng nakamamatay na sakit.