Phil Connors is een chagrijnige weerman die naar Punxsutawney wordt gestuurd om daar het jaarlijkse 'Groundhog Day' te verslaan. Hij wordt daar ingesneeuwd en tot zijn grote verrassing wordt hij de volgende dag wakker en is het weer dezelfde dag.
Wanneer de zorgeloze Nyles en het aarzelende bruidsmeisje Sarah een toevallige ontmoeting hebben op een Palm Springs-bruiloft, voelen ze zich tot elkaar aangetrokken. De situatie wordt echter gecompliceerd als ze erachter komen dat ze niet in staat zijn om de locatie, zichzelf of elkaar te ontvluchten.
Frank zit opgesloten in een geautomatiseerde gevangenis. Zijn enige interactie is met een bewakingscamera. Dagen veranderen in weken terwijl Frank er alles aan doet om uit zijn gevangenschap te geraken. De enige manier dit te doen is door de camera te slim af te zijn.
Jane wordt wakker op een vreemde zolder. Ze is vastgebonden aan een stoel en heeft geen idee waar ze is of wie ze is. Terwijl de paniek toeslaat, ziet ze een hevig fel licht voor haar ogen flitsen en wordt ze opnieuw wakker; dezelfde situatie als voorheen, een exacte herhaling. Stemmen klinken uit een andere tijd en plaats en geven Jane aanwijzingen over wat er met haar zou kunnen gebeuren. Ze ontsnapt en begint aan een reis door een lege parallelle wereld die haar leidt naar een laboratorium voor kwantumwetenschappelijk onderzoek op een godvergeten plaats. Daar ontdekt ze tapes van Dr Charles Marland-White en Professor Aaron Ostergaard en hun experiment met menselijke proefpersonen.
Een taxichauffeur zit vast in een tijdlus. Hij pikt 's nachts een mooie vrouw op in een landelijke omgeving. Later verdwijnt ze. De lus begint opnieuw, wanneer hij de meter weer op nul zet.
