Dans un futur proche, des hordes d'extraterrestres ont livré une bataille acharnée contre la Terre et semblent désormais invincibles: aucune armée au monde n'a réussi à les vaincre. Le commandant William Cage, qui n'a jamais combattu de sa vie, est envoyé, sans la moindre explication, dans ce qui ressemble à une mission-suicide. Il meurt en l'espace de quelques minutes et se retrouve projeté dans une boucle temporelle, condamné à revivre le même combat et à mourir de nouveau indéfiniment…

Sur la côte adriatique, un petit bateau de pêche repère le corps inanimé d'un homme ballotté par les flots. Des marins s'empressent de le repêcher. Portant des traces de balles dans le dos, cet homme à l'identité inconnue a miraculeusement survécu, mais il ne se souvient plus de rien. Même pas de son nom. Et encore moins des raisons pour lesquelles on a tenté de le tuer.Toutefois, un indice subsiste : de sa hanche est extraite une petite capsule holographique indiquant un numéro de compte à Zurich. L'inconnu se rend alors dans une banque suisse afin de faire la lumière sur son identité. Une fois sur place, il découvre dans un coffre-fort une malette contenant plusieurs milliers de dollars, un pistolet, un passeport au nom de Jason Bourne et six autres documents d'identité de diverses nationalités. Ce dernier s'aperçoit bientôt qu'il est suivi à la trace par une mystérieuse organisation.