Après une attaque nucléaire sans précèdent, les derniers rescapés de la race humaine partent à la recherche de la 13ème colonie, une planète mythique appelée Terre. Constamment pourchassés par les odieux robots Cylons, le Commandant Adama et la Présidente Laura Roslin devront unir leurs forces afin d'identifier les Cylons infiltrés à bord du BATTLESTAR GALACTICA.

Le plan d'invasion des cylons se profile, la guerre se déclare au sein même de la communauté des survivants... L'équipe du Galactica reussira-t-elle à atteindre son but, la Terre ? D'autre cyclons se cachent-ils parmi la flotte ? Le commandant Adama et la Présidente Laura Roslin devront unir leurs forces s'ils veulent atteindre la 13ème colonie.

Le film se concentre sur l'histoire du Battlestar Pegasus, il se passe juste après la promotion de Lee Adama en tant que commandant du Battlestar Pegasus (saison 2, épisode 17, "Une main de fer"), de fréquents flashbacks montrent les événements vus du Pegasus entre l'attaque des Cylons et le présent, deux flashbacks montrent des événements de la première guerre contre les Cylons (un sur l'amiral Helena Cain, fuyant l'attaque des Cylons sur Tauron alors que sa petite sœur était tuée par les machines, un autre sur la découverte d'un centre de recherche Cylon visant à fabriquer un hybride cylon/humain).

Les événements majeurs de la série Battlestar Galactica revisités d'après le point de vue des Cylons. Créés par l'Homme, ils se sont rebellés. Déterminés à prendre leur revanche, ils ont un plan dont le point de départ est la destruction des colonies...

La saga continue... New Caprica est envahie par les Cylons. Le nouveau président, Gaïus Baltar, est contraint de se rendre et de mettre en place une politique de collaboration avec l'ennemi - La population décide de réagir en formant un groupe de résistance pour attaquer les Cylons. Pendant ce temps, le Galactica, toujours en orbite, s'interroge sur la meilleure façon de venir en aide à ses semblable.

Les derniers survivants de l'humanité poursuivent leur quête d'une treizième colonie tandis que les Cylons, ces robots en constante évolution, ne sont jamais bien loin. L'équipage du Galactica tente d'expliquer l'inexplicable, secoué par le retour aussi soudain que mystérieux de Starbuck qui clame haut et fort qu'elle connaît la Terre.