故事发生在大断电30年后。复制人K是新一代的银翼杀手，在如今的世界里，人类和复制人之间的界限划分的更加明确，复制人从刚一制造出来就被灌输了服务于人类的思想，绝对不被允许产生人类的感情。某日，一具女性复制人的遗骨被挖掘了出来，令陆军中尉乔伊感到震惊的是，这名女性复制人生前不仅怀过孕，还将孩子生了下来，这个孩子的存在将会彻底破坏政府苦心经营的规则和秩序。乔伊命令K找出这个孩子，并将他杀死。在一间废弃的农场里，K发现了一些线索，然而，这些线索竟然和他被植入的过去的记忆有着千丝万缕的关联。与此同时，复制人尼安德和

海平面上升，空气质量持续恶化，失控的废弃物使洛杉矶变成了举目无际的垃圾堆。2049年聚焦一个更年轻、机器人化得更明晰的复制人K，他的工作是猎杀旧型号的复制人，受命于洛城警署坚韧的陆军中尉乔茜。在追捕一个早期型号的连锁8号复制人萨珀的常规任务中，K有令人吃惊的发现，这个发现足以威胁到人类与现在数以百万计的人造人奴隶之间的秩序，复制人对人类的服从情况取决于他们的内置有效期，以及他们是被创造出来服务于主人这种思想，很多东西都可以将这个系统搅得一团乱。乔茜有理由相信K这个发现会引起复制人起义，所以命令K毁灭证据。

黑夜里，他协助黑帮分子抢劫，是运送车手。白天，他在好友香农的车行从事电影飞车特技工作。在一次逛超市时，他邂逅了艾琳母子，双方互有好感，并度过愉快的周末。不过，艾琳的老公斯坦德出狱了，这让他们的感情被拦腰斩断，尽管双方心有灵犀，却只剩无奈。香农把他推荐给黑帮大佬伯尼和尼诺。与此同时，他无疑中发现斯坦德被人痛扁，原来后者在狱中欠了保护费。为了偿还高利贷并保证母子平安，斯坦德决定再次铤而走险。他为了艾琳决定帮斯坦德完成这一票。然而，在打劫银行的过程中，斯坦德被店主意外击毙，而他和女同伙布兰奇陷入了黑吃黑的迷局…

白人历史教师丹·邓恩，在纽约布鲁克林一家破旧的公立中学教书，他的学生多是黑人。丹有激情和创造力，热爱学生，不遵循官方教学大纲，相信黑格尔辩证法，认为历史本质由相反力作用而成。他使得纸页间枯燥的历史生动鲜活，鼓励学生思考和分析历史，及自己周遍世界的运作法则，学生成为丹存活于社会的救生索。晚上，他是不可救药的瘾君子。这种分裂的生活没有能持续多久，丹某次在空无一人的女更衣室吸毒而虚脱，被他的黑人女学生德丽发现。共同保守的阴暗秘密，拉近了他们的关系，也改变了各自的生活。

在寒冷的冰雪中，单身汉拉斯感到有些孤寂而无聊。他是一个典型的宅男，性格自闭，无友无伴。他的哥哥格斯和嫂子住在隔壁，见此情景也觉得辛酸。嫂子见他整天宅在家中，于是邀请他前来吃饭，但是兄嫂的嘘寒问暖仍无济于事。某天，拉斯居然从玩具公司定制了一个充气娃娃比安卡，并带她参加家庭聚会，一起吃饭，一起入眠，一起去教堂礼拜。