En el seu primer dia de treball, l'agent de policia de Nova York Megan Turner s'enfronta a un atracador d'un supermercat i es veu obligada a matar-lo. A causa de la desaparició de la pistola de l'atracador durant els instants de confusió posteriors, l'agent Turner és acusada de disparar contra un home desarmat i la suspenen de les seves funcions. Quan després apareix un casquet de bala que du el nom gravat de l'agent a l'escena d'un crim, li permeten reingressar en el cos perquè pugui esbrinar qui hi ha al darrere d'aquesta imprevista onada d'assassinats.

Ambientada 400 anys en el futur, una plaga ha fet desaparèixer la majoria de la població, excepte una ciutat protegida per murs, Bregna, governada per un congrés de científics. Aeon Flux (Charlize Theron) és la més important agent de grup rebel 'Monican', liderat per Handler, (Frances McDormand). Quan Aeon rep les ordres d'aniquilar el líder del congrés descobreix un món de secrets, que la porten a qüestionar-se de quin costat és realment.