En el año 2161, el gen del envejecimiento humano ha sido desactivado. Al cumplir los veinticinco años, las personas dejan de envejecer, pero sólo tienen un año más de vida. Transcurrido ese año, mueren de un ataque cardíaco a menos que «ganen» tiempo y rellenen con él sus «relojes de vida», que llevan la cuenta regresiva como un reloj digital en sus antebrazos izquierdos. El tiempo de vida se ha convertido en «dinero» y es la forma con que la gente paga suslujos y necesidades. Los ricos pueden vivir eternamente, mientras que el resto debe negociar o pedir préstamos para poder vivir el día a día (sus «relojes de vida» a lo más tienen siete días de vida). Cada persona vive en una «zona horaria» distinta, en función de su estatus social. Los pobres viven en los guetos de Dayton. Para ellos, el trabajo de cada día sirve para ganar un par de horas más de vida que también deberán utilizar para pagar las necesidades diarias. Los ricos viven en la lujosa Nueva Greenwich y pueden vivir durante siglos o milenios en función de la cantidad de tiempo que han adquirido. Cada «zona horaria» está cercada con muros donde se cobran peajes en tiempo cada vez más costosos para evitar que la gente «pobre» pueda cruzar o emigrar a lugares de niveles sociales más altos. Will Salas (Justin Timberlake) es un trabajador de una fábrica de veintiocho años que vive con su madre de cincuenta, Rachel (Olivia Wilde), en los guetos. Un día, Will y su mejor amigo, Borel (Johnny Galecki), visitan un bar donde ven que un hombre, Henry Hamilton (Matt Bomer), que tiene más de un siglo en su reloj y hace alarde de su tiempo ante los demás. Hamilton es atacado por Fortis (Alex Pettyfer), el jefe mafioso de setenta y cinco años de edad, perteneciente a una banda llamada «Los Minuteros», quienes roban tiempo a los demás con el uso de la fuerza. Will le ayuda a Hamilton a escapar y lo lleva a una fábrica abandonada, donde este le dice a Will que hay tiempo suficiente para todo el mundo, pero que se ha estado guardando únicamente para que los ricos se vuelvan inmortales. Así, además, controlan la superpoblación mundial (subiendo el costo de la vida: impuestos, servicios y alimentos, por ende la gente más humilde corre el riesgo de que su reloj se consuma y finalmente muera). Los ricos lo llaman «el sistema». Hamilton afirma que nadie debe morir antes de tiempo y confiesa que ya está harto de seguir vivo y su mente está cansada después de sus ciento cinco años vividos. Mientras Will duerme, Hamilton le transfiere el tiempo de vida que le queda. Al despertar, Will descubre el tiempo en su reloj y ve a Hamilton lanzarse al río. Trata de salvarlo, pero sólo logra que una cámara de vigilancia detecte su presencia. Huye de la zona, pero la policía, los «guardianes del tiempo», dirigidos por Raymond Leon (Cillian Murphy), comienzan a perseguirlo porque creen que él mató a Hamilton para robarle su tiempo. En la mansión, Will es capturado por Leon, quien confisca la mayor parte de su tiempo. Will escapa entonces, tomando como rehén a Sylvia. Trata de volver al gueto con ella, pero tienen un accidente en el auto en el que huyen y quedan inconscientes, lo que aprovecha Fortis para descubrir que Will tiene en su poder las horas de Hamilton. Sin embargo, se decepcionan al saber que Will ya no tiene consigo las horas de Hamilton y, como consuelo, roban la mayor parte del tiempo de Sylvia. Al despertar, Sylvia se angustia al descubrir que, por primera vez en su corta vida, le queda muy poco tiempo. Ella y Will visitan a Borel para recuperar algo de tiempo. Al visitar a Borel se enteran, por su esposa, que este murió alcoholizado cuando Will le regaló tiempo. Sylvia decide entonces vender sus aretes de diamante a una casa de empeño, pero sólo consigue dos días. Llaman entonces al papá de Sylvia para pedir rescate: mil años que se distribuirán entre la población del gueto, pero el padre de Sylvia no acepta. Leon detecta la llamada y los persigue.
Al día siguiente descubren que el padre de Sylvia no paga el rescate. Leon aparece y casi mata a Will, pero recibe de Sylvia un disparo en el hombro. Entonces Will le transfiere a Leon dos horas de tiempo, en vez de quitárselo (Will sabe que los guardianes del tiempo también viven al día como la gente del gueto), lo que sorprende a Sylvia. Ambos escapan en la patrulla de Leon. Más tarde, Will le dice a ella que todavía puede alejarse de la situación y salvarse, pero ella decide quedarse a su lado, al darse cuenta de que la vida que llevaba en Nueva Greenwich no tenía ningún sentido. Se besan. Comienza entonces una serie de robos de bancos de tiempo evadiendo a Leon y a los cronometradores. Roban las cápsulas que almacenan el tiempo y deciden distribuirlas entre los pobres ya que en el fondo están recuperando el tiempo robado por los ricos que pertenecía a los pobres. Eventualmente, los ricos ponen una recompensa de diez años por su captura. Fortis finalmente localiza a Will y Sylvia, por segunda vez, en un hotel. Will los elimina con las estrategias que aprendió de su padre. Sin embargo, Will y Sylvia pronto se dan cuenta de que sus anteriores esfuerzos fueron inútiles, pues los ricos aumentan simplemente el costo de vida en los guetos para mantener el status. Ellos idean entonces un plan para robar un millón de años en la sede privada de Weis, ya que eso realmente dañaría a los ricos. Will y Sylvia roban una cápsula de un millón de años de la bóveda de la oficina del padre de Sylvia y escapan de las instalaciones. Los cronometradores tratan de detenerlos, pero Will y Sylvia logran abrirse paso y llegar a Dayton. A su llegada, Leon estrella su coche contra Will, pero Will alcanza a darle la cápsula de tiempo a un joven, quien distribuye el tiempo entre la gente. Leon alcanza en su patrulla a Will y a Sylvia, quienes huyen del lugar. Will le pide a Leon que le regrese parte del tiempo que anteriormente le había transferido, para que él y Sylvia puedan sobrevivir antes de sus ejecuciones y Leon se da cuenta entonces de que había olvidado cargar más tiempo a su reloj, muriendo frente a ellos. Will y Sylvia tienen aún unos segundos de vida y, cuando creen que uno de los dos va a tener que sacrificarse por ambos, Will recuerda que pueden tomar tiempo de la patrulla de Leon y, en una escena que recuerda la muerte de la madre de Will, Sylvia recibe de Will justo a tiempo lo que necesitaba para sobrevivir. A costa de los robos y reparticiones de tiempo efectuadas por ellos, los cronometradores en su base monitorean como los pobres, ahora con más tiempo de vida, abandonan las fábricas y «el sistema» comienza a desmoronarse. En los guetos la gente viaja hacia otras zonas horarias ignorando los peajes de tiempo entre cada zona, así los cronometradores o policías de tiempo ven como la situación se les escapa de sus manos y deciden no actuar sobre estos hechos. En la última escena, Sylvia y Will concluyen que para lograr derrocar «el sistema» van a tener que seguir robando y repartiendo mucho más tiempo, por lo que se ve cómo aparecen en la entrada de un gran banco de tiempo. Finalmente se dedican a seguir robando más cápsulas de tiempo.