인간과 복제인간 ‘리플리컨트’가 뒤섞여 살아가는 2049년. 인간의 통제를 벗어난 리플리컨트를 추적해 퇴역 처분하는 로스앤젤레스 경찰국 소속의 ‘블레이드 러너’ K(라이언 고슬링)는 구모델 ‘넥서스8’ 사퍼 모튼을 처리하러 갔다가 땅속에 묻힌 뼈와 머리카락을 발견한다. 조사 결과 30년 전 구모델 여성 리플리컨트의 유골이며, 그녀가 출산 중에 사망했다는 사실이 드러난다. 경찰 국장(로빈 라이트)은 리플리컨트의 임신과 출산이 야기할 혼란을 막기 위해 K에게 그때 태어난 아이를 찾아 없애라고 지시한다. 한편 완벽한 리플리컨트를 거느리고 세상을 장악하려는 니안더 월레스(자레드 레토)는 심복인 러브에게 K가 쫓는 아이를 데려오라고 명령한다. 추적 과정에서 여성 리플리컨트의 숨겨진 비밀이 자신과도 관련돼 있음을 직감한 K는, 과거 블레이드 러너였던 릭 데커드(해리슨 포드)를 찾아가는데…