Nhân vật chính của Bloodshot là Ray Garrison (Vin Diesel) - một lính thủy đánh bộ dày dặn kinh nghiệm. Sau khi chứng kiến vị hôn thê Gina (Talulah Riley) bị sát hại, rồi chính mình cũng bị hạ thủ bởi một kẻ thủ ác bí ẩn (Toby Kebbell), Ray bất ngờ tỉnh lại và nhận ra bản thân vẫn còn sống sót một cách thần kỳ. Giáo sư Emil Harting (Guy Pearce) sau đó xuất hiện, tiết lộ với Ray rằng anh đã hồi sinh nhờ được cấp ghép vô số robot siêu nhỏ được gọi là Nanite vào bên trong cơ thể. Hơn thế, các Nanite còn giúp Ray sở hữu sức mạnh thể chất vượt trội hơn người thường, cùng khả năng hồi phục bất cứ thương tổn nào một cách tức thời. Sau khi trở về từ cõi chết và trở thành siêu chiến binh bất bại, Ray bèn truy tìm kẻ đã sát hại hôn thê để báo thù. Từ đó, anh bắt đầu khám phá những âm mưu hắc ám phía sau công nghệ tối tân đang chảy trong dòng máu của mình.