Em 2074, viagens no tempo se tornam uma realidade, mas são imediatamente proibidas. No entanto, organizações criminosas as utilizam para enviar alvos ao passado, onde assassinos conhecidos como "loopers" eliminam as vítimas, apagando qualquer vestígio no futuro. Joe (Joseph Gordon-Levitt) é um desses loopers, vivendo no ano de 2044.

O sistema funciona perfeitamente até o dia em que Joe recebe uma tarefa inesperada: assassinar a versão mais velha de si mesmo (Bruce Willis), enviada do futuro. Quando o Joe do futuro escapa, o jovem é forçado a caçá-lo, enquanto tenta lidar com questões éticas, existenciais e um destino incerto.