Estamos no ano 2035. Após um vírus assassino assolar a Terra, os sobreviventes refugiam-se em comunidades subterrâneas, húmidas e frias. Cole (Bruce Willis) oferece-se como "voluntário" para viajar até ao passado e conseguir uma amostra do vírus, com a qual os cientistas poderão fabricar um antídoto. Durante a viagem conhece uma atraente psiquiatra (Madeleine Stowe) e um doente mental muito particular (Brad Pitt). Cole terá de encontrar o Exército dos 12 Macacos, um grupo radical vinculado à mortífera doença.