时间特工“我”（伊桑·霍克 Ethan Hawke 饰）奉命穿越时空，以试图阻止恐怖分子Fizzle Bomber的恶行。而在最后的一次任务中，“我”来到了1967年，在一个酒吧里遇见了约翰。约翰向“我”打赌他的故事是我从没听说过的。原来他曾爱上了一个完美的“神秘恋人”，但是有一天“神秘恋人”忽然背叛他，而梦想的破灭以及女儿的失踪致使他的生活陷入低谷。而我发现“神秘恋人”可能就是恐怖分子。因此，“我”决定带约翰穿越时空完成他向“神秘恋人”的复仇之路。在这个过程中，“我”逐渐发现了隐藏在时间悖论下不为人知的秘密。我们如同莫比乌斯环，周而复始的延续着我们的命运……

伊桑·霍克饰演一名时光旅行特工，他秘密穿越时空去阻止那些杀手和恐怖分子将要实施的罪行。他有着高超的技巧和精确的执行力，以保证自己在不同时空中不被抹去。然而，当他在1969年以酒保的身份掩饰时，遇到了情感作家“未婚妈妈”约翰，他们开始打赌，他讲了“他还是小姑娘简”开始的故事，这个故事里，她从一个被抛弃的孤儿、应聘宇航员服务站女性成员未果、在补习学校读书并遇到爱人、意乱情迷之后被始乱终弃、剖腹产之时被发现是双性人、大出血子宫被切除被塑造为男人、为谋生成为情感小说作家，直到在酒吧遇到你。

代言人义愤填膺，表示可以帮助他找到那个坏男人，他们一同回到过去。本片的故事线和时间点开始进入紊乱状态，每个时间点的人物都失去了记忆，也不知道自己究竟是谁。一言以蔽之，“我是谁？我从哪里来？我要到哪里去？”三大终极问题统统没有答案。回到过去的约翰，与过去的简相爱，他们是如此的情投意合、如胶似漆、情比金坚、三观完全相符、简直就是转角遇到爱、命中注定我爱你，嗯哼，他们爱彼此就是爱自己，希腊神话里纳西塞斯的传说，从水中倒影变为现实，如同水仙花自恋般一样狂迷。代理人的时间穿梭机器又连续使用了几次，向前向后，每次都有一定量的穿梭碎片出现，每次都对大脑记忆力产生一定影响，每次回总部做报告之后都会被重新修订记忆。