Flynne Fisher (Chloe Grace Moretz), son frère vétéran de la Marine, Burton (Jack Reynor), et leur mère mourante vivent dans une petite ville des Blue Ridge Mountains en 2032. Alors que la santé de leur mère se détériore et que les factures médicales s'accumulent, Flynne et Burton gagne de l'argent supplémentaire en jouant à des simulations (Sims).

Les deux frères et sœurs partagent l'avatar de Burton, "jockeying" pour que les clients bien rémunérés battent des niveaux de jeu difficiles. Lorsque Burton se voit offrir une chance de tester un nouveau Sim en version bêta, c'est Flynne qui finit par jouer, se faisant passer pour son frère. Le Sim se déroule à Londres et charge Flynne de s'introduire dans une société connue sous le nom d'Institut de recherche pour voler un précieux secret. Lorsque la mission tourne mal, Flynne commence à réaliser que le Sim est plus réel qu'elle n'aurait jamais pu l'imaginer. Le Londres qu'elle explore existe dans le futur… en 2099.

Et ce que Flynne a découvert à l'Institut de recherche l'a mise, ainsi que sa famille, en grave danger. Il y a des gens du futur qui veulent utiliser Flynne pour les informations qu'elle a volées… et il y en a d'autres qui veulent la mort de Flynne. Flynne rencontre Wilf (Gary Carr) dans Londres du Future, un homme qui pourrait être la clé pour percer le mystère à portée de main. Mais d'abord, dans son présent, Flynne et Burton, ainsi que son ancienne unité militaire d'élite, doivent se rallier pour se sauver des forces qui ont l'intention de les tuer - des forces envoyées du futur pour récupérer le secret vital volé par Flynne.