故事发生在大断电30年后。复制人K(瑞恩·高斯林 Ryan Gosling 饰)是新一代的银翼杀手,在如今的世界里,人类和复制人之间的界限划分的更加明确,复制人从刚一制造出来就被灌输了服务于人类的思想,绝对不被允许产生人类的感情。某日,一具女性复制人的遗骨被挖掘了出来 ,令陆军中尉乔什(罗宾·怀特 Robin Wright 饰)感到震惊的是,这名女性复制人生前不仅怀过孕,还将孩子生了下来,这个孩子的存在将会彻底破坏政府苦心经营的规则和秩序。乔什命令K找出这个孩子,并将他杀死。在一间废弃的农场里,K发现了一些线索,然而,这些线索竟然和他被植入的过去的记忆有着千丝万缕的关联。与此同时,尼安德(杰瑞德·莱托 Jared Leto 饰)和他的手下拉芙(西尔维娅·侯克斯 Sylvia Hoeks 饰)也在寻找着这个孩子的下落。
中年单身程序设计师马特决定要当父亲,通过面试找到26岁的咖啡店服务生安娜代孕生子。安娜因与家人关系僵化,搬至旧金山,她希望通过代孕能获得供自己完成学业的钱。在孕期马特积极介入安娜的生活,事无巨细,安娜也逐渐接受马特的亲密,彼此敞开心扉,建立了一段不太寻常的友谊。