En Los Ángeles, el teniente Parker Barnes y John Donovan están probando un sistema de realidad virtual que se va a utilizar para el entrenamiento de los agentes de policía. Los dos están siguiendo la pista de un asesino en serie llamado SID 6.7 en un restaurante de realidad virtual. SID (abreviatura de Sadistic, Intelligent, Dangerous, una amalgama de realidad virtual de los asesinos en serie más violentos a lo largo de la historia) hace que Donovan entre en shock, matándolo. La directora que supervisa el proyecto, antes de la comisaria Elizabeth Deane y su socio, William Wallace, ordena al programador encargado de crear el SID, el Dr. Darrel Lindenmeyer, que cierre el proyecto. Barnes es un antiguo agente de policía encarcelado por matar al terrorista político Matthew Grimes, que mató a la mujer y a la hija de Parker. Barnes mató a Grimes pero también disparó accidentalmente a dos periodistas en el proceso. Esto hizo que se convirtiera en un asesino convicto y que cumpliera de 17 años a cadena perpetua.

Barnes se reúne con la doctora Madison Carter, psicóloga criminalista, tras una pelea entre Barnes y otro preso, Big Red. Mientras tanto, Lindenmeyer informa a SID de que está a punto de ser clausurado porque la muerte fue causada cuando desactivó los dispositivos de seguridad. Por sugerencia de SID, Lindenmeyer convence a otro empleado, Clyde Reilly, de que un modelo de realidad virtual sexualmente compatible, Sheila 3.2, otro proyecto creado por Lindenmeyer, puede cobrar vida en un cuerpo androide cultivado sintéticamente. Lindenmeyer sustituye el módulo Sheila 3.2 por el módulo SID 6.7. Ahora procesado en el mundo real, SID 6.7 mata a Reilly.

Una vez que se corre la voz de que SID está en el mundo real, Deane y el jefe del Departamento de Policía de Los Ángeles, William Cochran, ofrecen a Barnes un trato: si atrapa a SID y lo devuelve a la realidad virtual, será indultado. Barnes acepta y, con la ayuda de Carter, descubren que Matthew Grimes, el terrorista que mató a la mujer y a la hija de Barnes, forma parte del perfil de personalidad de SID 6.7. Después de matar a una familia y a un grupo de guardias de seguridad, SID se dirige a Media Zone, un club nocturno local, donde toma rehenes. Barnes y Carter acuden al club nocturno para detenerlo, pero SID escapa.

Al día siguiente, SID comienza una matanza en el Auditorio Olímpico de Los Ángeles. Barnes llega al Estadio para capturar a SID, y lo encuentra en un tren, donde otro rehén está siendo retenido por SID. Sin embargo, Barnes aparentemente mata al rehén frente a testigos horrorizados. Tras alcanzar a Barnes después del incidente, Carter intenta demostrar la inocencia de Barnes, pero éste es enviado de nuevo a prisión. Barnes es liberado de su transporte de prisioneros por SID, que vuelve a escapar. Wallace y Deane están a punto de eliminar a Barnes mediante un transmisor a prueba de fallos implantado en él, pero Cochran destruye el sistema tras enterarse por Carter de que Barnes no mató al rehén del tren.

Sin embargo, el SID secuestra a Karin, la hija de Carter, y se apodera de un estudio de televisión. Lindenmeyer, que ha salido de su escondite, ve lo que hace SID y queda impresionado, pero es capturado por Carter. Tras una pelea en el tejado del estudio, Barnes acaba destruyendo el cuerpo de SID, pero no consigue averiguar dónde ha escondido a Karin. Colocan a SID de nuevo en la RV para sonsacarle la ubicación, que resulta ser uno de los recintos de los ventiladores en el tejado del estudio. Cuando SID descubre que ha vuelto a la realidad virtual, entra en cólera. Cochran deja salir a Carter de la RV, pero Lindenmeyer mata a Cochran antes de que pueda liberar a Barnes. Barnes empieza a entrar en el mismo shock que sufrió Donovan, pero Carter mata a Lindenmeyer y salva a Barnes.

Barnes y Carter regresan al edificio que SID tomó en el mundo real, y salvan a Karin de una trampa colocada por SID que es similar a la que mató a la familia de Barnes. Tras salvar a Karin, Barnes destruye el módulo 6.7 del SID.