En 2044, le voyage dans le temps n'existe pas encore mais il existera dans trente ans — et les mafias du futur l'utilisent pour envoyer les personnes qu'elles veulent éliminer dans le passé, où des tueurs à gages appelés "Loopers" les liquident discrètement. Joe est l'un de ces tueurs jusqu'au jour où la victime qu'on lui envoie est sa version future. Le vieux Joe s'échappe, avec l'intention de tuer dans l'enfance le tyran futur qui a détruit sa vie. Deux versions du même homme poursuivent des objectifs incompatibles dans un thriller de science-fiction original, vertigineux et moralement ambigu.