詹姆斯·科爾與卡珊德拉·雷利重返未曾涉足的時代執行最終任務，以阻止邪教組織「十二猴子」引發的時間崩塌危機。據傳唯有神秘武器能終結新任目擊者奧莉薇亞（取代阿瑟地位）的時空操控，但這場關乎時間存續之戰要求兩人必須作出終極犧牲。科爾的精神狀態在多重時空穿梭中持續惡化，其母親瑪麗的出現更令局勢復雜化——她不僅是時間局創始成員，更掌握著可能顛覆任務的核心機密。當時間線在正邪對抗中瀕臨崩潰之際，雷利被迫直面親手終結摯愛科爾的殘酷命運，而科爾則選擇以自我湮滅為代價關閉時間循環系統。最終決戰中，所有時空旅行者都化作維持歷史連續性的錨點，以永恒的孤獨守護時間完整性。