Trent'anni dopo gli eventi del primo film, un nuovo blade runner, l'agente K della polizia di Los Angeles (Ryan Gosling), porta alla luce un segreto sepolto da tempo che potrebbe far precipitare nel caos ciò che resta della società. La scoperta di K lo porta a cercare Rick Deckard (Harrison Ford), un ex blade runner della polizia di Los Angeles scomparso da 30 anni.
Le idee per un sequel di Blade Runner furono proposte per la prima volta negli anni '90, ma problemi di licenza ne bloccarono lo sviluppo. Andrew Kosove e Broderick Johnson ottennero i diritti cinematografici da Bud Yorkin. Ridley Scott rinunciò al ruolo di regista iniziale del film e lavorò come produttore esecutivo, mentre Villeneuve fu successivamente incaricato della regia. Blade Runner 2049 è stato finanziato da una partnership tra Alcon Entertainment e Sony Pictures, oltre che da uno sconto fiscale finanziato dal governo ungherese. Warner Bros, per conto di Alcon, ha distribuito il film in Nord America, mentre Sony si è occupata della distribuzione nei mercati internazionali. Le riprese principali si sono svolte principalmente su due palcoscenici a Budapest nell'arco di quattro mesi, da luglio a novembre 2016.
Blade Runner 2049 è stato presentato in anteprima a Los Angeles il 3 ottobre 2017 ed è uscito negli Stati Uniti in 2D, 3D e IMAX il 6 ottobre 2017. Il film ha ricevuto il plauso della critica, che ne ha lodato le interpretazioni, la regia, la fotografia, il montaggio, la colonna sonora, il design della produzione, gli effetti visivi e la fedeltà al film originale, anche se la sua durata è stata oggetto di critiche. È stato ampiamente considerato tra i migliori film del 2017. Tuttavia, è stato una delusione al botteghino, incassando 259,3 milioni di dollari in tutto il mondo a fronte di un budget di produzione compreso tra 150 e 185 milioni di dollari. Blade Runner 2049 è stato nominato e ha vinto diversi riconoscimenti: alla 90ª edizione degli Academy Awards, il film ha vinto per la Miglior fotografia e i Migliori effetti visivi ed è stato nominato per la Miglior scenografia, il Miglior montaggio sonoro e il Miglior missaggio sonoro. Inoltre ha ricevuto otto nomination ai 71° British Academy Film Awards, tra cui quella per la Miglior Regia, e ha vinto per la Miglior Cinematografia e i Migliori Effetti Speciali Visivi.
Nel 2049, 30 anni dopo gli eventi di Blade Runner, gli esseri umani bioingegnerizzati noti come replicanti sono schiavi. K (abbreviazione del suo numero di serie, KD6-3.7), un replicante Nexus-9, lavora per il Dipartimento di Polizia di Los Angeles (LAPD) come "blade runner", un agente che caccia e "ritira" (uccide) i replicanti ribelli. Manda in pensione il replicante Nexus-8 Sapper Morton e trova una scatola sepolta sotto un albero nella fattoria proteica di Morton. La scatola contiene i resti di una replicante donna morta durante un parto cesareo, dimostrando che i replicanti possono riprodursi biologicamente, cosa che prima si riteneva impossibile. Il superiore di K, il tenente Joshi, teme che questo possa portare a una guerra tra umani e replicanti. Ordina a K di trovare e ritirare il bambino replicante per nascondere la verità.
K visita la sede della Wallace Corporation, il successore della defunta Tyrell Corporation nella produzione di replicanti. I membri dello staff della Wallace identificano la donna deceduta dagli archivi del DNA come Rachael, un replicante sperimentale progettato dal Dr. Eldon Tyrell. K viene a conoscenza del legame sentimentale di Rachael con l'ex blade runner Rick Deckard. Il CEO della Wallace Corporation, Niander Wallace, vuole scoprire il segreto della riproduzione dei replicanti per espandere la colonizzazione interstellare. Invia il suo esecutore replicante Luv a rubare i resti di Rachael e a seguire K fino al figlio di Rachael.
Alla fattoria di Morton, K trova 6.10.21 inciso sul tronco di un albero e lo riconosce da un ricordo d'infanzia di un cavallo giocattolo di legno. Poiché i ricordi dei replicanti sono artificiali, Joi, la fidanzata olografica dell'IA di K, ritiene che questa sia la prova che K è nato e non è stato creato. Cerca nei registri della polizia di Los Angeles e scopre due gemelli nati in quella data con un DNA identico, a parte il cromosoma sessuale, ma solo il bambino risulta vivo. K rintraccia il bambino in un orfanotrofio di San Diego in rovina, ma scopre che i registri di quell'anno sono scomparsi. K riconosce l'orfanotrofio dai suoi ricordi e trova il cavallo giocattolo dove ricorda di averlo nascosto.
La dottoressa Ana Stelline, progettista della memoria dei replicanti, conferma che il ricordo dell'orfanotrofio è reale, portando K a concludere di essere il figlio di Rachael. Al quartier generale della polizia di Los Angeles, K non supera un test di riferimento post-traumatico, che lo segnala come un replicante ribelle; mente a Joshi insinuando di aver ucciso il bambino replicante. Joshi dà a K 48 ore di tempo per superare il test di riferimento o verrà "ritirato". Joi assume Mariette, una prostituta replicante, come surrogato di Joi per avere rapporti sessuali con K. Mariette, che fa parte del movimento per la libertà dei replicanti, lascia un localizzatore su K. Su richiesta di Joi, K la trasferisce a malincuore su un emettitore mobile in modo da non poter essere rintracciato attraverso i file di memoria della sua console. Fa analizzare il cavallo giocattolo, rivelando tracce di radiazioni che lo portano alle rovine di Las Vegas. Trova Deckard, che gli dice di essere il padre del figlio di Rachael e di aver strapazzato i registri di nascita per proteggere l'identità del bambino; Deckard ha lasciato il bambino in custodia al movimento per la libertà dei replicanti.
Luv uccide Joshi e rintraccia K a Las Vegas. Rapisce Deckard, distrugge Joi e lascia K a morire. Quando il loro leader, Freysa, gli dice che ha aiutato a far nascere il figlio di Rachael e che il bambino era una femmina, K capisce di non essere figlio di Rachael, deduce che Stelline è sua figlia e che il ricordo del cavallo giocattolo è suo, impiantato tra quelli di altri replicanti di cui ha progettato i ricordi. Per evitare che Deckard conduca Wallace a Stelline o al movimento per la libertà, Freysa chiede a K di uccidere Deckard per il bene di tutti i replicanti.
Luv porta Deckard alla sede della Wallace Corporation per incontrare Wallace. Wallace offre a Deckard un clone di Rachael in cambio della rivelazione di ciò che sa. Deckard rifiuta e Luv uccide il clone. Mentre Luv trasporta Deckard per torturarlo e interrogarlo fuori dal mondo, K intercetta la navetta di Luv e cerca di salvare Deckard. Combatte contro Luv e alla fine la annega, ma rimane gravemente ferito. Inscena la morte di Deckard per proteggerlo da Wallace e dal movimento per la libertà dei replicanti prima di portare Deckard nell'ufficio di Stelline e consegnargli il suo cavallo giocattolo. Mentre K giace sui gradini, guardando la neve che cade dal cielo, Deckard entra nell'edificio e incontra sua figlia per la prima volta.