En una sociedad futurista que existe ‘a principios del siglo XXI’, Tyrell Corporation ha avanzado la evolución de los robots a la fase Nexus, creando criaturas artificiales que son prácticamente idénticas a los seres humanos. Estos androides se llaman «Replicantes». Los Replicantes se utilizaron originalmente para trabajos peligrosos o inhumanos considerados demasiado peligrosos o indeseables para los seres humanos reales. Sin embargo, cuando los Replicantes se levantaron contra sus creadores humanos, fueron expulsados de la Tierra. Los Blade Runners están entrenados para destruir (o «retirar») a cualquier Replicante que encuentren en la Tierra.
Dentro del edificio de Tyrell Corporation, un hombre llamado Holden realiza una prueba de Voigt-Kampff a un nuevo empleado llamado Leon Kowalski, quien reacciona emocionalmente a algunas de las preguntas, y finalmente se pone de pie y dispara a Holden. Mientras tanto, Rick Deckard se sienta en una barra de sushi y pide unos fideos. Sin embargo, no puede comer porque Gaff aparece detrás de él y lo arresta. Gaff llama a Deckard un ‘Blade Runner’. En la comisaría, el inspector, Bryant, admite haber arrestado a Deckard para que vaya a la comisaría y le dice a Deckard que no tiene más remedio que ayudar, aunque no quiere.
Bryant le cuenta a Deckard su problema. 6 Replicantes (3 hombres y 3 mujeres) han escapado de una Colonia fuera del mundo. Intentaron irrumpir en Tyrell Corp, donde murieron 2 de ellos. Ahora quedan 4: Leon Kowalski, así como Roy Batty, el líder del grupo, Zhora y Pris. Son copias físicamente perfectas de los seres humanos, excepto que carecen de emociones humanas. Sin embargo, en caso de que los Replicantes hacer desarrollar emociones, los diseñadores genéticos de Tyrell Corp las han programado para que solo tengan una vida útil de 4 años.
En Tyrell Corp, Deckard conoce a Rachael, que trabaja para el Dr. Tyrell. Tyrell quiere ver a Blade Runner realizar la prueba que determina la identidad de un Replicante. Le pide a Deckard que haga una demostración de la prueba de Voigt-Kampff en Rachael, un ser humano. Después de más de 100 preguntas, Deckard determina que Rachael es en realidad una replicante, pero ella no lo sabe. Tyrell admite esto y llama a Rachael un experimento: le ha dado recuerdos artificiales para que pueda ser más fácil de controlar.
Después de dejar Tyrell Corp, Deckard y Gaff investigan el apartamento de Leon Kowalski. Deckard saca una diminuta escala plateada de la bañera y una pila de fotografías de uno de los cajones de Kowalski. Mientras tanto, Leon Kowalski y Roy Batty van a ver a Hannibal Chew, un diseñador genético especializado en hacer globos oculares para Tyrell Corp. Los Replicantes amenazan a Chew porque quieren saber sobre su longevidad y fechas de inicio. Sin embargo, Chew no lo sabe, les dice que el Dr. Tyrell es la única persona con esa información, y JF Sebastian es quien puede guiarlos hasta Tyrell.
Deckard llega a casa y encuentra a Rachael esperándolo. Ella trata de demostrar que es un ser humano compartiendo sus recuerdos de la infancia, e incluso una fotografía de ella y su madre, pero Deckard le dice que esos recuerdos son implantes, experimentados por la sobrina de Tyrell. Ella llora y huye.
Mientras tanto, JF Sebastian, otro diseñador genético de Tyrell Corp, encuentra a Pris durmiendo en la basura fuera de su apartamento. Él la invita a entrar y ella acepta.
En el apartamento de Deckard, toca el piano y tiene una fantasía sobre un unicornio corriendo por el bosque. Más tarde, examina de cerca la fotografía del cajón de Kowalski y descubre que hay una mujer reflejada en el espejo del baño. Tiene un tatuaje de serpiente azul en la oreja. Sostiene la balanza del apartamento de Kowalski: una pista.
Deckard descubre que la escala proviene de una serpiente en el club de Taffey Lewis en Chinatown. Allí, localiza a Zhora, que se ha hecho pasar por una bailarina llamada Miss Salome. Deckard persigue a Zhora por las calles, matándola. Bryant luego le informa que tiene un objetivo adicional: Rachael, que ha desaparecido de Tyrell Corp. Deckard cree que ve a Rachael al otro lado de la calle, pero ella se aleja. En cambio, Kowalski ataca a Deckard, queriendo saber cuánto tiempo él (Kowalski) tiene que vivir. Justo cuando Kowalski está a punto de sacarle los ojos a Deckard, Rachael le dispara a Kowalski en la parte posterior de la cabeza, matándolo.
De vuelta en el apartamento de Deckard, Rachael le pregunta a Deckard si ha visto su archivo y sabe cuánto tiempo tiene de vida. Se siente confundida porque sabe que sus emociones no son las suyas, pero claramente siente algo por Deckard. Se besan.
Roy Batty aparece en el apartamento de JF Sebastian y le pide a Sebastian que lo lleve a ver al Dr. Tyrell. Sebastian finalmente acepta y disputa una invitación a los dormitorios de Tyrell por la noche al ganar una partida de ajedrez contra él. A Tyrell no le sorprende ver a Roy Batty, quien está allí para pedirle a su creador una vida más larga. Tyrell afirma que es científicamente imposible e intenta hacer que Batty se sienta mejor diciéndole lo brillante que ha brillado en su corta vida. Sin embargo, Batty mata al Dr. Tyrell apretando sus pulgares en los ojos del hombre.
Deckard recibe un aviso de que JF Sebastian ha sido asesinado junto con Tyrell y va al apartamento de Sebastian para investigar. Pris está allí, pretendiendo ser una muñeca en la colección de animales de Sebastian. Sin embargo, cuando Deckard se acerca a ella, ella lo ataca. Eventualmente la derriba. Entonces Roy Batty llega al apartamento y encuentra a Pris muerta. Devastado, le anuncia a Deckard que vendrá a buscarlo. Agarra la mano de Deckard a través de la pared y se rompe los dedos. Deckard y Batty luchan, finalmente terminan en el techo. Cuando Deckard está a punto de caer, Roy Batty lo levanta y lo salva. Batty rumia que todo lo que ha experimentado desaparecerá con el tiempo, como lágrimas en la lluvia. Y con eso, expira. Deckard ha terminado. Gaff aparece y le dice a Deckard que es una pena que «ella» (Rachael) no viva, pero ¿quién lo hará?
De vuelta en casa, Deckard encuentra a Rachael aún viva. Ella le dice que lo ama y él le pide que confíe en él. Al salir del edificio, Deckard encuentra un pequeño unicornio plateado de origami y escucha el eco de la voz de Gaff en su mente. Toma el unicornio y se mete en el ascensor junto a Rachael.