Sei replicanti (tre maschi e tre femmine), capitanati da Roy Batty (Rutger Hauer), sono fuggiti dalle colonie extramondo e, giunti furtivamente a Los Angeles, hanno cercato di introdursi nella fabbrica dove sono stati prodotti, la Tyrell Corporation, nella speranza di riuscire a modificare la loro imminente data di termine. Due di loro (un maschio e una femmina) sono finiti in un campo elettrico e sono stati catturati[6], mentre gli altri quattro sono fuggiti. Uno di questi, Leon (Brion James) è stato individuato tra i nuovi assunti alla Tyrell, ma è riuscito a scappare nuovamente sparando all'agente Holden (Morgan Paull) che lo stava sottoponendo ad un test per il riconoscimento dei replicanti.
Il poliziotto Deckard (Harrison Ford), già agente dell'unità speciale Blade Runner, viene forzatamente richiamato in servizio dal capitano Bryant (M. Emmet Walsch) per ritirare i 4 replicanti. Deckard, sempre accompagnato nei suoi spostamenti da Gaff (Edward James Olmos), si reca nell'ufficio del dott. Tyrell (Joe Turkel) per provare il test su un Nexus 6. Il dott. Tyrell lo invita a provare il test prima su un umano, la sua segretaria Rachael (Sean Young), che si rivelerà essere invece un replicante, un esperimento della Tyrell Corporation.
Deckard ispeziona l'appartamento di Leon dove trova una squama e una serie di fotografie. Nel frattempo, Leon e Roy Batty fanno visita ad Hannibal Chew (James Hong), un progettista genetico di occhi che lavora per la Tyrell Coroporation. Chew, minacciato dai due, dice loro di rivolgersi a J.F. Sebastian (William Sanderson), un altro progettista genetico amico del dott. Tyrell.
Tornando a casa, Deckard viene seguito da Rachael che vuole sapere se è replicante o umana. Deckard le rivela la verità e, di fronte ai dubbi di Rachael, le racconta i suoi ricordi d'infanzia, dimostrandole che in realtà sono solo innesti mentali. Rachael, disperata, fugge dall'appartamento di Deckard. Nel frattempo la replicante Pris (Daryl Hannah), compagna di Roy Batty, riesce ad ottenere la fiducia di J.F. Sebastian e a farsi ospitare nel suo appartamento.
Deckard sogna ad occhi aperti un unicorno[7]. Al risveglio, esamina una delle foto trovate nell'appartamento di Leon e riesce ad associare la squama alla replicante Zhora (Joanna Cassidy). Attraverso le indagini scopre che la squama è di un serpente finto utilizzato da una spogliarellista in un suo spettacolo. Deckard si reca nel locale dove lavora Zhora e con una scusa la segue nel camerino. Zhora capisce le intenzioni di Deckard e fugge per strada, ma Deckard riesce a raggiungerla ed a ritirarla.
Bryant informa Deckard che dovrà ritirare anche Rachael, che è scomparsa dalla Tyrell dopo aver subìto il test. Quando Bryant e Gaff si allontanano, Deckard vede Rachael e cerca di raggiungerla, ma viene fermato da Leon, che ha assistito al ritiro di Zhora. Leon cerca di uccidere Deckard, ma Rachael interviene uccidendo Leon[8]. Deckard decide di graziare Rachael e di nasconderla a casa sua, dove i due si innamorano. Roy Batty, raggiunta Pris, la informa che sono rimasti solo loro. I due convincono J.F. Sebastian ad accompagnare Roy Batty dal dott. Tyrell per chiedergli se esiste un modo per posticipare l'imminente data di termine di lui e di Pris[9]. Tyrell gli dice che non è possibile e così Roy Batty uccide il dott. Tyrell e J.F. Sebastian.
Deckard viene informato del duplice omicidio e si reca nell'appartamento di J.F. Sebastian, ritenendo che i due replicanti rimasti si sarebbero nascosti lì. Al suo arrivo viene attaccato da Pris, ma Deckard riesce a spararle uccidendola. Poco dopo giunge Roy Batty che, vista Pris priva di vita, decide di dedicare i suoi ultimi istanti di vita alla vendetta[10]. Nel tentativo di scappare, Deckard salta da un tetto ad un altro ma non riesce ad atterrare e rimane aggrappato ad una trave, sospeso nel vuoto. Roy Batty lo raggiunge e, invece di ucciderlo, lo tira su e lo mette in salvo. Dopo il celebre monologo ("Io ne ho viste cose..."[11]), Roy Batty muore di fronte all'impietrito Deckard.
Poco dopo arriva Gaff che si complimenta per il lavoro svolto e dice a Deckard "Peccato però che lei non vivrà!". Deckard va nel suo appartamento per portare via Rachael prima che un altro agente speciale la ritiri. Mentre Rachael si avvia verso l'ascensore protetta da Deckard, scontra con la scarpa un origami a forma di unicorno[12]. Deckard lo prende e ripensa alle parole pronunciate poco prima da Gaff[ |