В постапокалиптическом будущем 2035 года человечество выживает под землей после катастрофической эпидемии, уничтожившей почти всё население планеты. Главный герой, уголовник Джеймс Коул, становится участником эксперимента: его отправляют в прошлое с миссией выяснить источник смертельного вируса и предотвратить распространение пандемии. В 1996 году он оказывается в мире, где царит хаос и недоверие к правительству из-за экологических катастроф и террористических атак.
Коул сталкивается с трудностями при попытке выполнить задание: его принимают за сумасшедшего, и он попадает в психиатрическую клинику. Там он встречает женщину по имени Лайла Гомес, которая верит его истории, и психолога Джона Кэлоуэя, который видит в Коуле ключ к разгадке таинственных "Двенадцати обезьян" - группы активистов, якобы стоящих за распространением вируса.
В процессе расследования выясняется, что вирус был создан не случайно и что его распространение связано с действиями Коула самого. Герою предстоит разобраться в запутанной цепи событий, где прошлое и будущее переплетаются, а его собственные действия могут привести к катастрофе или спасти человечество.
Коул пытается изменить ход истории, но каждая его попытка приводит к новым неожиданным последствиям. Он должен найти баланс между желанием вернуться в своё время и необходимостью предотвратить эпидемию, которая уничтожила мир. Фильм "12 обезьян" погружает зрителя в философские размышления о времени, свободе воли и влиянии человеческих действий на будущее.