故事发生在大断电30年后的未来世界。新一代银翼杀手K（瑞恩·高斯林 饰）作为复制人，在这个人类与复制人界限愈发清晰的时代，严格履行着服务人类的使命。复制人从诞生之初就被植入了绝对服从的程序，人类的情感对他们而言是绝对禁忌的存在，而K也一直以为自己只是一个执行任务的机器。某日，在城市边缘的一处考古挖掘现场，一具女性复制人的遗骨被意外发现。这一发现让陆军中尉乔什（罗宾·怀特 饰）大为震惊——根据档案记录，复制人是不被允许拥有生育能力的，而这名女性复制人不仅怀有身孕，更在生前诞下了一个孩子。这个孩子的存在，无疑将彻底颠覆政府苦心维系的复制人管理秩序，动摇人类对复制人的绝对掌控。乔什当即下达死命令，要求K不惜一切代价找到这个孩子并将其抹杀。K奉命展开调查，在一间废弃多年的农场里，他发现了一些模糊的线索。随着调查深入，这些线索竟与他被植入的“过去记忆”产生了诡异的重叠。那些看似属于别人的经历，却在他脑海中激起强烈的熟悉感，让他开始怀疑自己被灌输的“过去”是否另有隐情。与此同时，神秘的尼安德（杰瑞德·莱托 饰）与他的得力手下拉芙（西尔维娅·侯克斯 饰）也在暗中追踪这个孩子的下落，他们的出现为这场追捕行动蒙上了更深的阴影，也让K的任务变得愈发复杂和危险。
