Año 2035. Tras el azote de un virus asesino que asola la Tierra matando a miles de millones de personas, los supervivientes se refugian en comunidades subterráneas, húmedas y frías. El prisionero James Cole se ofrece como "voluntario" para viajar al pasado y conseguir una muestra del virus, gracias a la cual los científicos podrán elaborar un remedio. Durante el viaje conoce a una bella psiquiatra y a Jeffrey Goines, un excepcional enfermo mental. Cole tratará de encontrar al Ejército de los 12 monos, un grupo radical vinculado a la mortal enfermedad.