Participant à un projet expérimental, un militaire est envoyé dans le passé, dans le corps d'un autre homme, pour tenter de déjouer un attentat.
Colter Stevens ne comprend pas ce qu'il fait dans ce train à destination de Chicago, ni qui est cette femme qui s'adresse à lui avec la même assurance que s'ils se connaissaient parfaitement. Pour autant qu'il s'en souvienne, la dernière fois qu'il a eu conscience d'être lui, il effectuait une mission de reconnaissance en Afghanistan. La situation se complique de plus en plus. Sa carte d'identité porte le nom de Sean Fentress. Son visage n'est pas le sien et une explosion détruit brusquement le train. Quand Colter se réveille, cette fois-ci dans un caisson hérissé d'appareils électroniques, il apprend qu'il a intégré le corps d'un mort, victime d'un attentat ferroviaire, pour y mener une enquête dans sa mémoire et dans le temps...
Un thriller au scénario abouti avec le comédien Jake Gyllenhaal en grande forme.