Репликант новой модели Кей работает охотником за головами в полиции Лос-Анджелеса, выслеживая и убивая репликантов, которые нелегально вернулись на Землю. Он живёт с подругой Джо – искусственным интеллектом, вовсе не имеющим тела и появляющимся в виде голографического призрака.
Одной из жертв Кея становится репликант-фермер Саппер Мортон; на ферме, в земле под деревом Кей находит останки женщины-репликанта, умершей при родах 30 лет назад – это доказывает, что репликанты все-таки могут размножаться естественным путем. Начальник Кея, лейтенант Джоши, считает, что эта информация способна привести к войне между людьми и репликантами. Она приказывает Кею найти и убить ребёнка.
Кей посещает штаб-квартиру мегакорпорации «Уоллес», главного производителя репликантов. Останки идентифицируют: это Рейчел (героиня первого фильма «Бегущий по лезвию»); Кей также узнает о её романтической связи с «бегущим по лезвию» Риком Декардом, ныне пропавшим без вести. Глава корпорации, слепой Ниандер Уоллес также заинтересован в поисках «чуда» – ребёнка, рождённого репликантом: если созданные Уоллесом репликанты бесплодны, то «чудо» может всё изменить. Уоллес посылает по следам Кея особого репликанта – Лав.
Единственная зацепка Кея – дата 6-10-21, вырезанная на дереве на ферме Мортона. Кея преследует воспоминание о спрятанной деревянной лошадке с той же самой датой – будто бы игрушке из его детства. Зная, что он репликант, Кей считает это воспоминание искусственным, в то время как Джой убеждает Кея в реальности. Перебирая записи в архиве, Кей узнает о паре рождённых в этот день близнецов – девочке и мальчике: девочка умерла, в то время как мальчик был отправлен в приют на руинах Сан-Диего. При посещении Кею не удается найти никаких документов, но он находит деревянную лошадку именно там, где она была спрятана в его воспоминаниях. Кей обращается к доктору Ане Стеллин, юной разработчице искусственных воспоминаний, которая подтверждает, что воспоминание реально – это убеждает Кея в том, что он и есть исчезнувшее «чудо», сын Рейчел. Он сообщает лейтенанту Джоши, что приказ найти и убить ребёнка выполнен.
Джой нанимает для Кея проститутку Мариэтту и придает ей свой облик, чтобы Кей смог заняться с ней сексом.
После жесткого разговора Лав убивает лейтенанта Джоши, позволившую Кею бежать, и бросается на его поиски.
По остаточной радиоактивности на материале лошадки Кей находит место, где она была сделана – руины Лас-Вегаса: здесь он встречает человека, которого считает своим отцом – постаревшего Рика Декарда.
Визит Кея на руины Лас-Вегаса был отслежен Лав, она со своими людьми похищает Декарда, уничтожает Джой и оставляет раненого Кея умирать. Кея спасает Мариэтта и её друзья – члены движения за свободу репликантов. От их вождя Фрейсы Кей узнает, что ребёнком Декарда и Рейчел в действительности