De twintigjarige student Evan Treborn (Ashton Kutcher) beschikt over een unieke maar levensgevaarlijke gave. Hij is in staat terug te keren naar zijn verleden. Voor Evan, die geplaagd wordt door schuldgevoelens, lijkt het de ideale manier om de levens van zijn vrienden - en vooral dat van z'n ex-liefje Kayleigh - weer op de rails te krijgen. Maar Evan houdt geen rekening met het zogenaamde 'butterfly-effect', de ijzeren wet die bepaalt dat de allerkleinste wijziging in het verleden een enorme weerslag heeft op de toekomst. Al snel verliest hij de controle over zijn gave. De gevolgen zijn niet te overzien...