Kapteeni Colter Stevenson herää tuntemattoman miehen ruumiissa ja huomaa olevansa mukana pelastusoperaatiossa. Hänen tehtävänään on löytää lähijunan pommilla tuhonnut terroristi. Stevenson saa tietää joutuneensa osaksi hallituksen masinoimaa koetta, jossa testataan uutta teknologiaa nimeltä “Source Code”. Se on ohjelma, jonka avulla hänet voidaan siirtää toisen henkilön ruumiiseen tasan kahdeksan minuutin ajaksi ennen tämän kuolemaa. Toinen pommi uhkaa aiheuttaa tuhoa Chicagon keskustassa, joten Colterin on elettävä junaturman uhrin viimeiset minuutit yhä uudestaan ja uudestaan selvittääkseen pommittajan henkilöllisyys ja estääkseen seuraava isku.