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 30 ans de plus. La machine si bien huilée déraille…

Londres, au début du siècle dernier… Robert Angier et Alfred Borden sont deux magiciens surdoués, promis dès leur plus jeune âge à un glorieux avenir. Une compétition amicale les oppose d'abord l'un à l'autre, mais l'émulation tourne vite à la jalousie, puis à la haine. Devenus de farouches ennemis, les deux rivaux vont s'efforcer de se détruire l'un l'autre en usant des plus noirs secrets de leur art. Cette obsession aura pour leur entourage des conséquences dramatiques…