Soldaat Colter Stevens ontwaakt in het lichaam van een onbekende man op een pendeltrein naar Chicago die binnen enkele minuten zal ontploffen. Hij maakt deel uit van een overheidsexperiment, genaamd 'Source Code', een programma dat toelaat in de huid te kruipen van een andere persoon tijdens de laatste acht minuten van diens leven. Colters missie: ontdekken wie de bom geplaatst heeft. Hij beleeft de aanslag opnieuw en opnieuw, wanhopig op zoek naar aanwijzingen. De tijd dringt, een nieuwe aanslag dreigt. Bovendien begint Colter zich af te vragen of er een manier is om de passagiers van de trein alsnog te redden...