Cuando un soldado condecorado el capitán Colter Stevens (Jake Gyllenhaal) se despierta en el cuerpo de un hombre desconocido, descubre que es parte de la misión de encontrar una bomba en un tren de cercanías de Chicago. Allí descubrirá que es parte de un experimento del gobierno llamado “Source Code,” un programa que permite que adopte la identidad de una persona en los ocho últimos minutos de su vida. Con un segundo objetivo de impedir que mueran millones de personas del centro de Chicago, Colter revive el incidente una y otra vez, reuniendo pistas cada vez, y solo él podrá resolver el misterio de quién se esconde detrás de las bombas y prevenir el próximo ataque.