Il film è ambientato in una Los Angeles distopica dell'anno 2019. La tecnologia ha permesso la creazione di esseri analoghi agli umani, detti 'replicanti', destinati all'utilizzo come schiavi, dotati di capacità intellettuali e forza fisica estremamente superiori alla norma, ma con una longevità limitata a pochi anni. Sei replicanti del modello più evoluto (tre femmine e tre maschi), capitanati da Roy Batty, sono fuggiti dalle colonie extramondo e, giunti furtivamente a Los Angeles, hanno cercato di introdursi nella fabbrica dove sono stati prodotti, la Tyrell Corporation, nella speranza di riuscire a modificare la loro imminente "data di termine". Due di loro (un maschio e una femmina) sono finiti in un campo elettrico e sono stati catturati, mentre gli altri quattro sono fuggiti. Uno di questi, Leon, è stato individuato tra i nuovi assunti alla Tyrell, ma è riuscito a scappare nuovamente sparando all'agente Holden che lo stava sottoponendo ad un test per il riconoscimento dei replicanti.
Il poliziotto Rick Deckard, già agente dell'unità speciale Blade Runner, viene forzatamente richiamato in servizio dal capitano Bryant per "ritirare" i quattro replicanti. Deckard, sempre accompagnato nei suoi spostamenti dal collega Gaff, si reca nell'ufficio del dott. Tyrell per provare il test su un replicante modello Nexus 6. Il dott. Tyrell lo invita a provare il test prima su un umano, la sua segretaria Rachael, che si rivelerà essere invece un replicante, un esperimento della Tyrell Corporation.
Deckard ispeziona l'appartamento di Leon, dove trova una squama e una serie di fotografie. Nel frattempo, Leon e Roy Batty fanno visita ad Hannibal Chew, un progettista genetico di occhi che lavora per la Tyrell Corporation. Chew, minacciato dai due, dice loro di rivolgersi a J.F. Sebastian, un altro progettista genetico amico del dott. Tyrell.
Tornando a casa, Deckard viene seguito da Rachael, la quale vuole sapere se è una replicante o un'umana. Deckard le rivela la verità e, di fronte ai dubbi di Rachael, le racconta i suoi ricordi d'infanzia, dimostrandole che in realtà sono solo innesti mentali. Rachael, disperata, fugge dall'appartamento di Deckard. Nel frattempo la replicante Pris, compagna di Roy Batty, riesce ad ottenere la fiducia di J.F. Sebastian e a farsi ospitare nel suo appartamento.
Deckard sogna ad occhi aperti un unicorno. Al risveglio, esamina una delle foto trovate nell'appartamento di Leon e riesce ad associare la squama alla replicante Zhora. Attraverso le indagini scopre che la squama è di un serpente finto utilizzato da una spogliarellista in un suo spettacolo. Deckard si reca nel locale dove lavora Zhora, e con una scusa la segue nel camerino. Zhora capisce le intenzioni di Deckard e fugge per strada, ma Deckard riesce a raggiungerla ed a "ritirarla", uccidendola.
Bryant informa Deckard che dovrà "ritirare" anche Rachael, che è scomparsa dalla Tyrell dopo aver subìto il test. Quando Bryant e Gaff si allontanano, Deckard vede Rachael e cerca di raggiungerla, ma improvvisamente viene fermato da Leon, che ha assistito al "ritiro" di Zhora. Leon cerca di uccidere Deckard, ma Rachael interviene uccidendo Leon. Deckard decide di graziare Rachael e di nasconderla a casa sua, dove i due si innamorano. Roy Batty, raggiunta Pris, la informa che sono rimasti solo loro. I due convincono J.F. Sebastian ad accompagnare Roy Batty dal dott. Tyrell per chiedergli se esiste un modo per posticipare la loro imminente "data di termine". Tyrell gli dice che non è possibile e così Roy Batty uccide il dott. Tyrell, cavandogli gli occhi con i pollici, e J.F. Sebastian. Deckard viene informato del duplice omicidio e si reca nell'appartamento di J.F. Sebastian, ritenendo che i due replicanti rimasti si sarebbero nascosti lì. Al suo arrivo viene attaccato da Pris, ma Deckard riesce a spararle, uccidendola. Poco dopo giunge Roy Batty che, vista Pris priva di vita, decide di dedicare i suoi ultimi istanti di vita alla vendetta. Nel tentativo di scappare, Deckard salta da un tetto ad un altro ma non riesce ad atterrare e rimane aggrappato ad una trave, sospeso nel vuoto. Roy Batty lo raggiunge e, invece di ucciderlo, lo trae in salvo. Dopo un breve monologo ( «Io ne ho viste cose... »), Roy Batty muore di fronte all'impietrito Deckard.
Il poliziotto Rick Deckard, già agente dell'unità speciale Blade Runner, viene forzatamente richiamato in servizio dal capitano Bryant per "ritirare" i quattro replicanti. Deckard, sempre accompagnato nei suoi spostamenti dal collega Gaff, si reca nell'ufficio del dott. Tyrell per provare il test su un replicante modello Nexus 6. Il dott. Tyrell lo invita a provare il test prima su un umano, la sua segretaria Rachael, che si rivelerà essere invece un replicante, un esperimento della Tyrell Corporation.
Deckard ispeziona l'appartamento di Leon, dove trova una squama e una serie di fotografie. Nel frattempo, Leon e Roy Batty fanno visita ad Hannibal Chew, un progettista genetico di occhi che lavora per la Tyrell Corporation. Chew, minacciato dai due, dice loro di rivolgersi a J.F. Sebastian, un altro progettista genetico amico del dott. Tyrell.
Tornando a casa, Deckard viene seguito da Rachael, la quale vuole sapere se è una replicante o un'umana. Deckard le rivela la verità e, di fronte ai dubbi di Rachael, le racconta i suoi ricordi d'infanzia, dimostrandole che in realtà sono solo innesti mentali. Rachael, disperata, fugge dall'appartamento di Deckard. Nel frattempo la replicante Pris, compagna di Roy Batty, riesce ad ottenere la fiducia di J.F. Sebastian e a farsi ospitare nel suo appartamento.
Deckard sogna ad occhi aperti un unicorno. Al risveglio, esamina una delle foto trovate nell'appartamento di Leon e riesce ad associare la squama alla replicante Zhora. Attraverso le indagini scopre che la squama è di un serpente finto utilizzato da una spogliarellista in un suo spettacolo. Deckard si reca nel locale dove lavora Zhora, e con una scusa la segue nel camerino. Zhora capisce le intenzioni di Deckard e fugge per strada, ma Deckard riesce a raggiungerla ed a "ritirarla", uccidendola.
Bryant informa Deckard che dovrà "ritirare" anche Rachael, che è scomparsa dalla Tyrell dopo aver subìto il test. Quando Bryant e Gaff si allontanano, Deckard vede Rachael e cerca di raggiungerla, ma improvvisamente viene fermato da Leon, che ha assistito al "ritiro" di Zhora. Leon cerca di uccidere Deckard, ma Rachael interviene uccidendo Leon. Deckard decide di graziare Rachael e di nasconderla a casa sua, dove i due si innamorano. Roy Batty, raggiunta Pris, la informa che sono rimasti solo loro. I due convincono J.F. Sebastian ad accompagnare Roy Batty dal dott. Tyrell per chiedergli se esiste un modo per posticipare la loro imminente "data di termine". Tyrell gli dice che non è possibile e così Roy Batty uccide il dott. Tyrell, cavandogli gli occhi con i pollici, e J.F. Sebastian. Deckard viene informato del duplice omicidio e si reca nell'appartamento di J.F. Sebastian, ritenendo che i due replicanti rimasti si sarebbero nascosti lì. Al suo arrivo viene attaccato da Pris, ma Deckard riesce a spararle, uccidendola. Poco dopo giunge Roy Batty che, vista Pris priva di vita, decide di dedicare i suoi ultimi istanti di vita alla vendetta. Nel tentativo di scappare, Deckard salta da un tetto ad un altro ma non riesce ad atterrare e rimane aggrappato ad una trave, sospeso nel vuoto. Roy Batty lo raggiunge e, invece di ucciderlo, lo trae in salvo. Dopo un breve monologo ( «Io ne ho viste cose... »), Roy Batty muore di fronte all'impietrito Deckard.