Dans un futur proche, la Mafia a mis au point un système infaillible pour faire disparaître tous les témoins gênants. Elle expédie ses victimes dans le passé, à notre époque, où des tueurs d’un genre nouveau (les ''Loopers'') les éliminent. Un jour, l’un d’entre eux, Joe, découvre que la victime qu’il doit exécuter n’est autre que… lui-même, avec 20 ans de plus. La machine si bien huilée déraille…

Arizona, 1873. Un homme qui a perdu tout souvenir de son passé se retrouve à Absolution, petite ville austère perdue en plein désert. Le seul indice relatif à son histoire est un mystérieux bracelet qui enserre son poignet. Alors que la ville est sous l’emprise du terrible colonel Dolarhyde, les habitants d’Absolution vont être confrontés à une menace bien plus inquiétante, venue d’ailleurs...