Entre science et fiction, Source Code est pourvu d'une intrigue hors du commun. Dans un train en direction de Chicago se trouve un soldat du nom de Colter Stevens. Entouré de personnes qu'il n'a jamais vu, il ne sait pas comment il s'est retrouvé à l'intérieur du wagon. Alors qu'il essaie de comprendre ce qui se passe, une bombe explose et tue tous les voyageurs.
C'est alors que Colter Stevens se réveille dans un caisson étroit, une femme lui apprend qu'il participe à un projet qui a pour but de faire revivre le corps d'une personne au choix pendant quelques minutes avant sa mort. C'est ainsi qu'il s'est retrouvé dans le corps d'un jeune homme tué lors de l'attentat dans le train. Le but de ce projet expérimental est de retrouver l'auteur de ce crime qui est susceptible de commettre un autre acte terroriste dans le cœur de Chicago. Cependant à chaque essai les chances de revenir dans le passé sont de plus en plus faibles, Colter Stevens doit donc retrouver le criminel rapidement.
Source Code est un thriller surprenant. Lorsque le film débute, le spectateur est tout aussi perdu que le soldat, se retrouvant dans le corps d'un homme qu'il ne connaît pas.