Innerhalb riesiger Kuppeln, die von der vermeintlich unbewohnbaren Außenwelt abschirmen, hat sich eine futuristische Wohlstandsgesellschaft gebildet, in der alle Menschen bis zum 30. Geburtstag ein sorgloses Leben führen dürfen. Alles wird von einem strengen Kontrollsystem überwacht, das ein vermeintlich allwissender Großcomputer steuert. Dazu gehört auch eine Lebensuhr, welche jedem Einwohner kurz nach der Geburt in die Handfläche implantiert wurde und welche die verbleibende Lebenszeit deutlich sichtbar anzeigt. Den Einwohnern wird vorgetäuscht, dass nach Ablauf der festgelegten Lebensspanne eine Erneuerung möglich sei, sie also wiedergeboren werden, tatsächlich werden alle Anwärter auf diese Erneuerung getötet. Logan 5 ist ein erfahrener Sandmann, der dafür zuständig ist, sogenannte Läufer zu eliminieren, die sich dem Ritual der Erneuerung entziehen wollen. Vom Computer wird Logan auserwählt, das Versteck der Läufer, die Zuflucht, zu finden und zu zerstören, sofern sie existiert. Zu diesem Zweck soll sich Logan als Läufer ausgeben, um die Dissidenten zu infiltrieren. Der Computer verkürzt seine Lebenszeit um vier Jahre.
Logan 5 kann Jessica 6, die Mitglied des Netzwerkes der Läufer ist, überzeugen, dass er keinen Verrat plant. Mit ihrer Hilfe findet er Zugang zum geheimen Treffpunkt der Läufer. Logans bester Freund Francis 7, ebenfalls ein Sandmann, ist inzwischen misstrauisch geworden und nimmt die Verfolgung auf. Er wird Zeuge, wie Logan 5 einen weiblichen Läufer nicht exekutiert, wie es seine Pflicht gewesen wäre, sondern stattdessen Fluchthilfe leistet. Francis 7 erschießt den Läufer und greift daraufhin Logan 5 und Jessica 6 an, denen die Flucht in den Untergrund der Stadt gelingt.
Durch ein Labyrinth verfallener, lange nicht benutzter technischer Anlagen gelangen Logan 5 und Jessica 6 über einen Aufzug in eine Eishöhle oberhalb der Stadt. Dort treffen sie auf den Cyborg BOX. Von ihm erfahren sie, dass er alle bisherigen über 1000 Läufer, die denselben Fluchtweg benutzt haben, gemäß seiner uralten Programmierung eingefroren und dadurch haltbar gemacht hat. Um dem gleichen Schicksal zu entgehen, zerstört Logan 5 BOX. Er und Jessica 6 erreichen schließlich die Oberfläche und stoßen auf die von Pflanzen überwucherten Ruinen von Washington, D.C. Dort treffen sie einen graubärtigen Mann, der weitaus älter ist als die erlaubten 30 Jahre. Durch seine Existenz wird ihnen klar, dass die Altersgrenze ihrer Gesellschaft willkürlich geschaffen wurde.
Plötzlich taucht Francis 7 auf, der den beiden die ganze Zeit über auf der Spur gewesen ist. Es kommt zum Kampf, in dessen Verlauf Logan 5 seinen Freund tötet. Logan und Jessica kehren in die Stadt zurück, um den Einwohnern den Irrsinn der Erneuerung zu erklären, werden jedoch von den Sandmännern verhaftet. Beim anschließenden Verhör durch den Computer berichtet Logan von seinen Entdeckungen außerhalb der Kuppel. Da diese Berichte dem widersprechen, was der Computer als Tatsache ansieht, wird dieser überlastet und dadurch zerstört. Durch den Wegfall der Steuerung kommt es in der Kuppelstadt zu Zerstörungen, worauf alle Bewohner fliehen. Schließlich versammeln sich die geflüchteten Menschen staunend um den alten Mann, der auf die Rückkehr von Logan und Jessica gewartet hatte.