Em um futuro distópico, a Terra enfrenta uma ameaça existencial: os Mimics, uma raça alienígena implacável que dizima a humanidade. Kiriya Keiji, um soldado novato da Força de Defesa Unida, é lançado no front de batalha com pouca experiência e muito medo. No entanto, seu primeiro confronto com os invasores se torna um pesadelo repetitivo quando ele morre em combate e acorda misteriosamente no dia anterior, preso em um loop temporal incessante.

Condenado a reviver o mesmo dia brutal e sua própria morte inúmeras vezes, Keiji é forçado a lutar, morrer e aprender. Cada repetição aprimora suas habilidades, transformando-o de um recruta assustado em um guerreiro formidável. Ele percebe que este ciclo vicioso pode ser a chave para a vitória da humanidade.

Com a ajuda de Rita Vrataski, a lendária "Full Metal Bitch" e a mais condecorada soldado da Unidade Americana de Defesa, Keiji embarca em uma missão desesperada. Juntos, eles precisam desvendar o mistério por trás do loop temporal e descobrir a fraqueza dos Mimics antes que a humanidade seja completamente aniquilada. Uma corrida contra o tempo, onde a morte é apenas o começo de mais uma chance.