Año 2035. Tras el azote de un virus que asola la Tierra matando a millones de personas, los supervivientes se refugian en comunidades subterráneas, húmedas y frías. El prisionero James Cole se ofrece "voluntario" para viajar al pasado y conseguir una muestra del virus, gracias a la cual los científicos podrán elaborar un remedio. Durante el viaje conoce a una bella psiquiatra y un excepcional enfermo mental. Cole tratará de encontrar al "Ejército de los 12 Monos", un grupo radical vinculado a la enfermedad.

Randy "The Ram" Robinson (Mickey Rourke) es un luchador profesional de wrestling que, tras haber sido una estrella en la década de los ochenta, trata de continuar su carrera en el circuito independiente, combatiendo en cuadriláteros de tercera categoría. Cuando se da cuenta de que los brutales golpes que ha recibido a lo largo de su carrera le empiezan a pasar factura, decide poner un poco de orden en su vida: intenta acercarse a Stephanie, la hija que abandonó (Evan Rachel Wood) y trata de superar la soledad con su amor por Cassidy, una streaper (Marisa Tomei).