史蒂文脑海里想起了在阿富汗打仗的记忆。回来秘仓后，他一直询问女军官自己是否已经牺牲了。女军官思来想去后如实的回答：你现在只有大脑一小部分存活，至于你现在的身体都是靠意识虚构出来的，就连秘仓也是。可史蒂文仍旧不相信，表示列车爆炸前自己给胡子哥打过电话。
胡子哥回答：你是打过电话，可就算电话接通了也是另外一个平行世界的我，跟现实中的我没有任何关系。史蒂文对此非常生气，可胡子哥压根没有理会，只是答应只要完成任务后会让你安息。接着又把史蒂文传送回去，可是来来回回传送很多次后依旧没有找到凶手。
为了让史蒂文振作起来，胡子哥播放了一段他父亲的语音。听到父亲的声音后，史蒂文似乎有了动力，主动要求送他回列车上。这一次他拿到手枪，然后把炸弹上的手机拆了下来，找到通话记录的号码打过去。走出洗手间，刚好看到一男人在通话，以为凶手就是他，可男人却说自己只是在和妻子通话。
史蒂文不相信，他再次打电话确认，而铃声却在不远处的男人手机中传来。他连忙跟上去尾随在男人后面，发现男人往列车上放了东西后转头离开。史蒂文上前查看，发现是这个男人的钱包。列车也在这时候启动，他赶紧拉下紧急制动，从列车跳了下来，他也被摔的满脸是伤。
在一辆面包车里截住了男人，拿出钱包就跟他对峙：你故意把钱包扔在列车上，就是为了让别人以为你死了。男人也不装了，打开车门一看，里面装满了各式各样的炸弹，而箱子里面更是装着核武器。小美却在这时找了过来，分散了史蒂文的注意。男人找到机会偷袭了史蒂文，小美自然也被男人拿下，可是列车依旧发生了爆炸。
回到秘仓后，他把男人的所有信息告诉了胡子哥，拿到信息后赶紧展开行动。很快就在一个采石场抓住了凶手，成功阻止了一场恐怖袭击。胡子哥也得到上级的赞赏。为了让史蒂文留在原代码，于是他命令女军官清除史蒂文的记忆，时刻准备下一次行动。当然史蒂文也预料到这个结局，所以他请求女军官再次送他回去，他想救列车上的所有人。因为拆掉手机，炸弹还是被引爆了，说明炸弹上不止一台手机。女军官却说爆炸早已发生了，一切都是大脑的幻想而已。
现实中列车上的乘客已经牺牲了，史蒂文表示自己清楚，只是希望他们可以在自己的平行世界中存活下来。在史蒂文一再请求下，女军官终于答应送他回去。
最后一次回到列车上，他邀请小美下车后去喝咖啡，只是先给自己几分钟来拯救世界。他把炸弹上第一台手机拆了下来，找到另外一台也顺利拆了下来。做完一切后，在保安身上顺来了手铐，在凶手下车前逮住了他，把他铐在栏杆上。随后拿起手机报了警，接着给女军官发了一条短信。
最后以肖恩的名义拨通了父亲的电话，为自己以前的不懂事跟父亲道歉。完事后便拿出身上所有的钱给了一个相声演员，让他逗笑所有乘客。眼看时间所剩无几，他把小美拉到身边，利用最后的机会深情的亲吻即将道别的小美。
而现实中，胡子哥发现了史蒂文进入了源代码，气急败坏的就要将他的记忆清除。而女军官将实验室的门反锁起来，看着史蒂文残缺不全的身体，女军官内心似乎也发生了改变，不顾胡子哥的呵斥，按下了终止生命按钮。
可让人没想到，史蒂文并没有离开肖恩的身体，而是停留在这个平行线，他们也安全到达目的地，他和小美也过上了没羞没臊的生活。最后，女军官也收到了史蒂文给他发的短信，原来源代码计划不只是场景重建那么简单，还可以创造一个真正的平行世界。至此电影结束。