Террористы захватывают Киевскую оперу. Внутрь театра, смешавшись с полицейским спецназом, вместе с некими наёмниками проникают агенты ЦРУ, среди которых «Протагонист»; они уводят «пассажира» — раскрытого коллегу и забирают странного вида «посылку», не похожую на известные образцы оружия. Здесь главный герой впервые наблюдает инверсию времени, когда замаскированный незнакомец спас его необычной пулей. Заметив пропажу «пассажира» и «посылки», наёмники пытают Протагониста, но он проглатывает капсулу с «ядом» и «просыпается» в некой секретной организации, где узнают друг друга по жесту со словом «довод» и пытаются предотвратить надвигающуюся катастрофу. Судьба «посылки» остаётся неизвестной, а бывшие товарищи героя, со слов вербовщика, погибли.

Сотрудница исследовательского центра приводит примеры технологии будущего, которая инвертирует энтропию предметов, заставляя их двигаться назад во времени. Отследив происхождение хранящейся в центре пули, Протагонист прибывает в Мумбаи, где знакомится с Нилом, который помогает выйти на Прийю. Она сообщает, что инверсией владеет русский олигарх Андрей Сатор, с которым установило связь будущее, и выводит на британскую разведку. В Лондоне представитель разведки предлагает использовать жену олигарха Кэтрин: работая оценщицей, она признала подлинной фальшивую картину, купленную её мужем (впоследствии выясняется, что сам Сатор знает об этом факте и манипулирует им, чтобы контролировать Кэт). Протагонист намеревается похитить спорную вещь, на пару с Нилом проникнув в одно из хранилищ-«фрипортов» в аэропорту Осло. Вместо картины герои находят «турникет» инверсии и двух противников — инвертированный нападает на Протагониста, «обычный» попытался убежать от Нила. Сорвав с беглеца маскировку, Нил отпускает его, обеспокоившись судьбой второго. Протагонист остановил инвертированного, но тот в буквальном смысле слова выскользнул из его рук.

Прийя подсказывает новый способ подобраться к Сатору: его целью при захвате оперы был плутоний, попавший в руки украинской службе безопасности и отправленный в Таллин. Протагонист встречается с Андреем и вступает в сделку с ним, подвергаясь опасности в лице его «правой руки» Волкова. Нил руководит засадой на конвой, Протагонист крадёт плутоний, но героев атакует инвертированная машина, в которой Сатор угрожает смертью Кэт. Протагонист приходит ей на помощь и сам попадает в заложники, Нил вызывает подмогу. Во фрипорте Таллина инвертированный Сатор допрашивает главного героя и стреляет в Кэт, затем к допросу подключается «обычный» Сатор. В здание врываются вооруженные люди во главе с Айвзом и Нил, оба Сатора скрываются в турникете. Герои инвертируются с Кэт, чтобы помочь ей излечиться от ранения. Протагонист устремляется в погоню за Сатором и терпит неудачу, угодив в дорожно-транспортное происшествие.

Главного героя вновь спасают, и перед ним постепенно раскрывается картина происходящего. «Плутонием» все называли последний элемент «алгоритма» — формулы по инвертированию энтропии мира, разработанной учёной будущего и выраженной в физической форме. Понимая все последствия своего изобретения, она разделила его на девять секций и спрятала их в прошлом, в разных уголках земного шара. Части формулы хранились по одной в каждой ядерной державе, но во времена крушения Советского Союза на родине Сатора, в засекреченном городе Стальск-12, случился некий инцидент, после которого Андрей был, будучи ещё подростком, нанят будущим разыскивать фрагменты алгоритма, за что периодически вознаграждался золотом. Со временем он собирает все компоненты и, двигаясь в прошлое после событий в Таллине, готовится передать алгоритм людям будущего, которые хотят развернуть время вспять для всей планеты, чтобы избежать катастрофического изменения климата (возможно, усугублённого солнечной активностью). Сатор планирует замуровать устройство в шахтах родного города и покончить с собой, задействовав «переключатель мертвеца»: получив сигнал об остановке его сердца, потомки вскроют закладку и инвертируют весь мир, что попутно уничтожит всё живое в прошлом, освободив место для них и для будущих поколений. Нил, Протагонист и Кэт, пробыв несколько дней в инверсии, перемещаются в Осло, чтобы «развернуться» через местный турникет. Снова проникая во фрипорт, главный герой видит, что теми неизвестными, с которыми столкнулись в прошлом Протагонист и Нил, был один и тот же человек — сам Протагонист…