海平面上升，空气质量持续恶化，失控的废弃物使洛杉矶变成了举目无际的垃圾堆。2049年聚焦一个更年轻、 机器人化得更明晰的复制人K（瑞恩·高斯林饰），他的工作是猎杀旧型号的复制人，受命于洛城警署坚韧的陆军中尉乔茜（罗宾·怀特饰）。
在追捕一个早期型号的连锁8号复制人萨珀（戴夫·巴蒂斯塔饰）的常规任务中，K有令人吃惊的发现，这个发现足以威胁到人类与现在数以百万计的人造人奴隶之间的秩序，复制人对人类的服从情况取决于他们的内置有效期，以及他们是被创造出来服务于主人这种思想，很多东西都可以将这个系统搅得一团乱。
乔希有理由相信K这个发现会引起复制人起义，所以命令K毁灭证据。K违背了命令，并回到了一个遥远的农场寻找线索，然而线索还是很模糊，因为多年前，强大的电磁脉冲导致几乎所有的数据记录灭绝。于是K只能使用老派的调查方式寻找前代银翼杀手瑞克·戴克（哈里森·福特饰），共同破解即将颠覆人类社会的惊天阴谋。
