Ray Garrison (Vin Diesel) es un experto marine. Cuando regresa con su mujer Gina (Talulah Riley), son capturados y asesinados por un hombre llamado Martin Axe (Toby Kebbell). Ray se despierta y revive en la instalación RST, dirigida por el Dr. Emil Harting (Guy Pearce). Él le dice a Ray que han agregado microbots llamados Nanites en su sangre que le permite regenerarse, además de darle fuerza sobrehumana.

Cuando Ray encuentra a Axe y lo mata, se reprograma con el mismo recuerdo pero con la cara de un hombre diferente. Esto se debe a que Harting ha estado fabricando recuerdos para llevar a Ray a una supuesta venganza contra el asesino de su esposa, cuando realmente está usando las caras de los desertores de RST para usar a Ray como una herramienta para su propio medio de venganza.

Uno de los programadores, Wilfred Wigans (Lamorne Morris), ayuda a Ray a descubrir la verdad. Con la ayuda de la asistente de Harting, KT (Eiza González), liberan a Ray del control de Harting, y este mata a sus hombres y a él.

Wigans reprograma a los Nanites en el cuerpo de Ray después de que los drena durante su pelea con Harting, y los dos continúan trabajando con KT.