Una volta entrati nella struttura i due trovano una macchina con due portelli rotanti, da cui escono due uomini camuffati, uno dei quali si scopre invertito; mentre il Protagonista combatte contro quest'ultimo, Neil affronta e smaschera quello non invertito, lasciandolo in seguito misteriosamente andare. L'operazione tuttavia fallisce poiché i due non trovano il dipinto e gli uomini camuffati svaniscono. In seguito Priya spiega loro che la macchina era un "Tornello", ovvero un dispositivo di inversione del tempo sviluppato in futuro, e che i due uomini camuffati che li hanno attaccati erano la stessa persona, l'una invertita dell'altra. In seguito il Protagonista mente a Kat, dicendole che il dipinto è andato distrutto, e la donna organizza un incontro con Sator, che rivela alla moglie che un "presentimento" lo ha portato a spostare il dipinto dal caveau prima dell'incidente all'aeroporto. Al contempo il Protagonista riesce a conoscere Sator, che inizialmente non gradisce la presenza dell'uomo. Durante un viaggio in barca Kat tenta di uccidere il marito, ma il Protagonista lo salva, chiedendogli poi aiuto per rubare una cassa di [[plutonio]] 241.
A [[Tallinn]] il Protagonista e Neil assaltano un convoglio blindato e riescono a rubare il plutonio, ma si rendono conto che in realtà si tratta dell'oggetto non identificato che andava recuperato al Teatro dell'Opera di Kiev. La fuga è poi compromessa dalla presenza di due veicoli "invertiti", in uno dei quali vi è Sator che tiene in ostaggio Kat, usandola come leva per arrivare all'artefatto. Il Protagonista consegna a Sator la valigetta facendola rimbalzare sul secondo veicolo invertito e l'oligarca se ne va, lasciando Kat da sola in auto ina piena velocità. Dopo averla salvata il Protagonista viene catturato e portato in un magazzino di proprietà di Sator dove si trova un altro Tornello. In un confuso interrogatorio un Sator invertito ferisce gravemente Kat e chiede dove si trova ldell'artefatto, poiché la valigetta era vuota. Il Protagonista mente dicendo che l'ha lasciato in macchina; dopo avere ottenuto l'informazione che voleva un Sator non invertito tenta di uccidere il Protagonista, ma viene interrotto da una squadra di membri di Tenet guidata da Ives, un altro agente di Tenet; Sator riesce tuttavia a fuggire indietro nel tempo tramite il Tornello e Neil rivela che Ives è in realtà uno degli agenti di Tenet.
PerPoiché la ferita inferta dal proiettile invertito di Sator è letale, per salvare la vita di Kat, il Protagonista e Neil la portano attraverso il Tornello di Sator, invertendosi. Il Protagonista, sebbene Neil gli spieghi che ciò che è successo non può essere cambiato, decide di tornare al luogo del precedente inseguimento e parte alla volta di Sator con quello che si scopre essere il secondo veicolo invertito di poco prima. L'auto guidata dal Protagonista viene fatta ribaltare e incendiata da Sator che si impadronisce dell'oggetto misterioso. Dopo essere stato salvato di nuovo dalla squadra di Ives, il Protagonista torna indietro di una settimana sino all'incidente dell'aeroporto di Oslo al fine di ripristinare la loro entropia sfruttando il Tornello lì presente, oltre che per ultimare il salvataggio di Kat. Mentre si infiltrano nuovamente nel magazzino camuffati, il Protagonista invertito combatte contro il sé stesso del passato prima di raggiungere il Tornello e re-invertirsi, uscendo dall'altro lato, dove c'è il Neil del passato che lo insegue e lo smaschera, per poi lasciarlo andare, conscio della situazione. Nel frattempo il Neil invertito porta Kat attraverso il Tornello, re-invertendo entrambi e salvando la vita della donna.
Il Protagonista decide di parlare con Priya per avere spiegazioni e lei gli spiega che gli artefattioggetti misterioso sono parti dell'"Algoritmo", un artefatto sviluppato nel futuro e in grado di invertire catastroficamente il mondo intero, sterminandone gli abitanti; la razza umana del futuro sta usando Sator per assemblarlo e attivarlo, nella convinzione di prevenire una catastrofe globale. Priya rivela che Sator è ormai in possesso di tutti gli artefatti che compongono l'Algoritmo e che sta morendo di un [[tumore del pancreas|cancro al pancreas]] inoperabile; deducono quindi che l'artefatto si attiverà al momento della sua morte tramite un dispositivo al polso, mascherato da misuratore del battito cardiaco. Kat crede che Sator sceglierà di morire nell'ultimo giorno in cui è stato felice con lei e il figlio, su uno yacht al largo del [[Vietnam]]. Il Protagonista, Neil, Kat e le forze di Tenet quindi si invertono e tornano indietro a quel giorno, in modo che la donna possa ritardare il suicidio di Sator per fare guadagnare loro il tempo necessario per mettere al sicuro l'Algoritmo, che viene rintracciato presso la città siberiana di [[città chiusa|Stalsk-12]].
Nell'abbandonata cittadina siberiana Ives e i suoi uomini iniziano una "manovra a tenaglia temporale" di dieci minuti, dove metà delle loro truppe si muove avanti nel tempo verso la zona di fuoco, mentre l'altra metà si muove all'indietro. In Vietnam Kat trova Sator sul suo yacht e finge di essere la sua sé stessa più giovane, in quanto lache suanel contropartementre si eraè allontanata con il figlio. A Stalsk-12 il Protagonista non riesce a raggiungere l'Algoritmo che si trova dietro un cancello chiuso a chiave, finché un cadavere camuffato che si trovava lì, con louno zaino contrassegnato da un filo rosso, muovendosi al contrario, torna in vita e salva il protagonista da un colpo di pistola di uno scagnozzo di Sator, sbloccando il cancello. Kat uccide prematuramente Sator, proprio mentre il protagonista e Ives riescono a recuperare l'Algoritmo, tuffandosi poi dallo yacht e venendo notata dalla sé stessa del passato.
Il Protagonista, Neil e Ives suddividono i componenti dell'Algoritmo e si separano, con la promessa di nasconderli e uccidersi per evitarne il ritrovamento. Prima di partire Neil cede i suoi pezzi al Protagonista, che nota un filo rosso sul suo zaino e capisce che egli è l'uomo che si è sacrificato per salvare la sua vita; Neil rivela così che una versione futura del Protagonista lo aveva reclutato per Tenet anni addietro e che questa missione è la fine di una lunga amicizia tra loro due.
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