Después de que el mundo fuera invadido por un virus mortal en 1996, James Cole (interpretado por Bruce Willis), un prisionero que vivía en 2035, se vio obligado a servir como voluntario y viajar en el tiempo desde 2035 hasta 1996. Años para rastrear las razones de la propagación del virus ese año para que los científicos puedan encontrar formas de prevenirlo y detenerlo. Sin embargo, hubo un error en el viaje en el tiempo y James fue enviado a Baltimore en 1990. La psiquiatra Kathryn Railly (interpretada por Madeleine Stowe) le diagnostica esquizofrenia y trastorno delirante porque describe a la gente que 5 mil millones de personas morirán a causa de un desastre viral en 6 años. En el manicomio, se llevaba particularmente bien con su compañero paciente Jeffrey Goines (interpretado por Brad Pitt James tomó la iniciativa de ayudarlo a escapar del manicomio, pero James fue reclutado nuevamente por los científicos en 2035 cuando fue encerrado). en un cuarto oscuro.
Aún hubo problemas con el segundo viaje en el tiempo, James fue transportado al campo de batalla durante la Primera Guerra Mundial (la obra menciona que esta guerra tuvo lugar en 1917), y sufrió una herida de bala, seguida de una tercera. La primera transmisión fue en 1996. El origen del virus estaba en Filadelfia, por lo que encontró a Kathryn y le pidió que lo ayudara a ir a Filadelfia a encontrar al culpable que liberó el virus: la Legión de los Doce Monos. Tienen este extraño patrón de doce monos en un círculo como símbolo. James encontró a Jeffrey, quien había recurrido a apoyar a su padre para convertirse en una celebridad en ese momento, y descubrió que Jeffrey era el líder del Ejército de los Doce Monos, y los científicos lo llamaron nuevamente. James fue perdonado porque obtuvo importantes resultados de investigación. Sin embargo, en ese momento, estaba confundido debido a los múltiples viajes en el tiempo y el espacio. Creyó erróneamente que el virus y todo era su imaginación, por lo que fingió ofrecerse como voluntario para detener al Ejército de los Doce Monos. , pero en realidad quería volver al mundo pasado y cruzó por cuarta vez. Al mismo tiempo, la predicción de James sobre el niño en el granero era correcta, y Kathryn le sacó una bala de la Primera Guerra Mundial de su pierna, todo lo cual hizo que Kathryn comenzara a dudar de la autenticidad de las palabras de James. No fue hasta que descubrió que James aparecía en las fotografías de la Primera Guerra Mundial en la pared de fotografías (esta fue la razón por la que pensó que James le resultaba familiar en primer lugar) que Kathryn finalmente creyó que James en realidad no era de esta época y era decidido a ayudarlo a salvar el destino de la humanidad.
Los "Doce Monos" resultaron ser una asociación del movimiento de liberación animal, y el padre de James es Coland, un experto en virus famoso por el "maltrato animal". Jeffrey es un hombre que lucha locamente por la libertad animal. , organizó el Ejército de los Doce Monos y secuestró a su padre, solo para liberar a todos los animales encarcelados en el zoológico por el Dr. Colander. Después de que James supo que el virus mortal no tenía nada que ver con los Doce Monos, dejó una grabación para recordárselo a los futuros científicos y decidió no regresar al futuro. Mientras James y Kathryn esperaban una vida mejor en el aeropuerto, Kathryn descubrió inesperadamente que el asistente del médico Peters era el verdadero culpable. En ese momento, James recibió la misión de dispararle a Peters, pero la policía lo mató a tiros. Yacía en los brazos de Kathryn y murió. Kathryn estaba extremadamente triste y recordó que James seguía viéndola en sus sueños repetidamente. Mirando a su alrededor, vio a James cuando era niño.