在不遠的未來，由於地球資源即將耗盡，奧特普能源公司研究出了一種清潔並可持續的新能源技術。這種技術會直接生成一個沒有任何有機物的鏡像宇宙，然後通過能源塔將鏡像宇宙中的能量傳回地球。而身為物理學家兼宇航員的威廉則收到了奧特普公司的工作邀請，他的任務就是在兩個世界不太穩定時前往鏡像地球解決問題。
雖然威廉一開始並不願意接受這份危險的工作，但奧特普公司提出的條件卻讓他無法拒絕。原來威廉的妹妹有一個患有心理疾病的兒子唐尼，而妹妹又是單親媽媽，所以威廉便承擔起了照顧他們的重擔。奧特普公司得知後便決定為他們提供一個好的住所，並請來最好的醫生為唐尼治療。
於是，威廉隨即就加入了奧特普公司。可當威廉和家人搬到新城市後，唐尼的病情卻越來越嚴重，他只能用文字表達他對家鄉的思念，威廉看着將穿梭機玩具送給自己的唐尼也決定辭去工作，回到曾經的家園。然而，就在當晚，奧特普公司就命令威廉前往鏡像地球，將一個黑盒子連接到那邊的能源塔上執行分離操作，以平衡兩個世界的不穩定現象。可當威廉穿越到鏡像世界的實驗室後，卻發現這裡已是一片狼藉，工作人員也全被殺害。
這讓威廉搞不清狀況，他隨即也來到了樓外，可遠處的城市似乎遭到了破壞，到處都是濃煙滾滾。於是，威廉只能迅速向能源塔前進。在行進的路上，他看到了全息屏上顯示的新聞。從新聞中他得知，極端環保組織對奧特普的實驗室發起了攻擊，因為他們認為奧特普的能源塔會導致地球毀滅。可奧特普公司已經獲得了政府的支持，他們隨即便啟用了安全無人機，並將能源塔周邊的區域都設為了禁區，而這時威廉突然看到大片的鳥類從天空飛過。緊接着，一艘輪船便從空中閃亮的洞口掉了下來，這讓他無比震驚。
之後，威廉又發現了一群與安全無人機戰鬥的武裝人員，而為首的正是極端環保組織的領導人雨果。對方發現威廉之後立即對他展開了追殺。威廉一路逃跑，但最終還是在樓頂被武裝人員追上。而這時威廉才發現追她的人竟是自己的好友，邁克。邁克看到威廉也震驚無比，他質問威廉怎麼還活着，但就在兩人僵持之際，安全無人機突然來到了樓頂。本以為用黑盒子就能證明身份的威廉卻在掃描後被無人機宣布就地逮捕，等待運輸機帶他前往奧特普總部。而這時，天空中再次出現了閃光洞口，接着一列火車就從中墜下。威廉看向遠處城市上空已經出現了數個閃光洞口。而邁克也告訴威廉，他親眼看到威廉已經死去，黑盒子也被摧毀。
這讓威廉漸漸明白，奧特普公司不斷複製的鏡像地球甚至將人類都複製了出來，而現在他必須在倒計時結束前安裝好黑盒子執行分離操作，不然兩個世界都會被摧毀。但這時，自己的上司艾麗突然駕車出現，她打算帶着威廉回到總部再做部署，可無人機似乎檢測到了極端組織的邁克，他隨即就向一行人發起了攻擊，三人見狀只能立刻駕車逃離，並在隨後用手雷處理掉了無人機。但此時的威廉不知道艾麗的底細，因此他並沒有告訴艾麗黑盒子其實在自己手上，他只是表示到達能源塔後，自己便可以穩定這個世界。接着，一行人便向能源塔前進，可無人機又發現了他們，眾人只能躲入了一架墜毀的飛機中。
不料幾名警衛又沖入了機艙，幸好威廉使用了手雷，將他們全部解決化解了危機。可一行人剛準備離開，無人機又突然衝出並發起了攻擊，雖然威廉成功搞定了無人機，但爆炸產生的碎片卻擊中了他。於是，為了挽救威廉的生命，邁克只能冒險將他們帶回了極端組織，經過治療，威廉很快就蘇醒了過來，受傷的腿部也隨即恢復，可雨果卻從威廉的包中拿出了黑盒子，開始對三人進行逼問，但這時牆壁突然被炸開，雨果也被奧特普的警衛射殺。邁克見狀便帶着威廉與艾麗趁亂逃走，並一路殺出大樓躲入了地下通道。
而看到黑盒子的艾麗也將真相告訴了威廉。原來這個黑盒子是為了在兩個世界失去平衡時，用於摧毀其中一個宇宙保全另一個的開關，這讓一直被蒙在鼓裡的威廉感到憤怒。他衝出通道想要回到家中尋找妹妹與唐尼，雖然外面的景象讓他目瞪口呆，頭頂的光洞也在不斷將船隻、汽車吸入另一個世界，但威廉顧不上這些，他轉身直奔家中，卻發現一輛汽車砸中了房頂正在燃燒。之後，他又在磚石瓦礫中看到了唐尼的屍體，可他還來不及悲傷，奧特普的人便追了過來，隨即將邁克和威廉抓獲。
威廉這時才發現，艾麗其實一直在偷偷聯繫奧特普公司，之後，威廉和邁克被帶上飛機見到了奧特普的總裁，總裁試圖勸說威廉穿越回原有的世界，利用黑盒子摧毀那個宇宙，讓這個世界恢復正常。但威廉此時已經明白了真相，她起身按下按鈕開啟了艙門，然後又轉身擊倒了飛行員，操控飛機，徑直衝向了地面。可在飛機墜毀後，威廉卻奇蹟般的活了下來，並撿回了黑盒子。
但這時奧特普的警衛也來到了現場，他們還發現了同樣倖存下來的邁克，就在警衛準備殺死邁克時，威廉突然持槍殺出幹掉了兩名警衛，但卻被另一人撂倒在地，幸好邁克將敵人砸暈，威廉才成功逃脫，接着兩人便駕車向著能源塔駛去。而這時，天上的光洞再次出現，甚至將巨大的航母都吸到了空中，深知兩個世界越來越不穩定的威廉只能奮力將敵人的車輛打爆，接着又忍痛搞定了主控無人機，然後利用搶來的連接器控制其他無人機進行互射，成功解決了危機。
但就在兩人趕到能源塔時，邁克卻被無人機射殺，身負重傷的威廉只能獨自前往能源塔內部，並找到了安裝黑盒子的控制台，此時距離坍塌只剩下了六分多鐘，於是他迅速將黑盒子插入了控制台，可就在威廉即將按下按鈕時，艾麗卻突然開槍射傷了他。而面對還在做最後掙扎的艾麗，威廉依然堅持按下了按鈕，接着巨大的能量並將整座能源塔摧毀，眼前的物質全都向著天空的光亮飛去，轉眼間一切都灰飛煙滅。
最終，原本地球上的能源塔得以熄滅，而威廉則用生命守護了她的家人，也保護了原來的世界。
