未来几十年内，人类探索利用太空的程度不断加深。2040年，利用空间扭曲技术深入宇宙的“新领域号”消失于海王星附近。 　　2047年，新领域号突然在海王星发回讯号，内容似乎为求救，于是当年设计新领域号的威尔博士（Sam Neill 饰）受命乘坐营救船“路易与克拉克”号前去施救。船长米勒（Laurence Fishburnes 饰）不甚友好，所幸路易与克拉克号很快按计划与新领域号对接。虽然生命扫描显示新领域号充满生命迹象，但搜寻之后营救队发现所有船员均死亡或消失，新领域号内制造黑洞的核心动力部分产生的震荡

　故事发生在大断电30年后。复制人K（瑞恩·高斯林 Ryan Gosling 饰）是新一代的银翼杀手，在如今的世界里，人类和复制人之间的界限划分的更加明确，复制人从刚一制造出来就被灌输了服务于人类的思想，绝对不被允许产生人类的感情。 　　某日，一具女性复制人的遗骨被挖掘了出来 ，令陆军中尉乔什（罗宾·怀特 Robin Wright 饰）感到震惊的是，这名女性复制人生前不仅怀过孕，还将孩子生了下来，这个孩子的存在将会彻底破坏政府苦心经营的规则和秩序。乔什命令K找出这个孩子，并将他杀死。在一间废弃的农场里，

　1966年，从新加坡返回香港想忘掉过去的周慕云（梁朝伟 饰）住进东方酒店的、同他曾经熟悉的数字2046只差一号的2047号房，开始了他的卖文生涯。眼前、曾经在他身边出现过的一个个女人（章子怡、王菲、张曼玉、刘嘉玲等 饰）经过他大脑的过影后，令他对时空产生疑惑，不但忘不了过去，一幕幕往事反而更加挥之不去。 　　为了与过去作更好的告别，他将生活的点点滴滴化为文字，写下小说《2046》（说只要搭上了前往2046的列车，人们就可以找回失去的记忆）