En un futuro próximo, la Mayor (Scarlett Johansson), considerada primera de su especie, es una humana que, tras perecer en un terrible accidente, es sometida a una ciber-evolución gracias a la cual se convierte en una cíborg (mente humana en cuerpo de máquina) consagrada a detener a los criminales más peligrosos del mundo. Un nuevo terrorismo es capaz de hackear la mente de las personas, apoderarse de su voluntad y controlarlas. La Mayor es la única cualificada para acabar con él. Mientras se prepara para enfrentarse al nuevo enemigo, la Mayor descubre que lo que cree saber sobre su pasado es mentira; no le salvaron la vida, se la robaron. Nada la detendrá para recuperar su pasado, averiguar quiénes son los responsables y detenerlos antes de que repitan la operación con otros humanos.