Pour tenter de sauver une humanité à bout, des individus sont renvoyés à l'époque de la préhistoire : ils ont alors la possibilité de tout recommencer.
En 2149, la population humaine est au bord de l'extinction sur une Terre polluée, dont les ressources arrivent à épuisement. Il ne reste plus qu'un seul espoir de survie pour l'humanité : envoyer quelques individus dans une faille spatio-temporelle découverte par des scientifiques. Ces voyageurs se retrouvent des millions d'années dans le passé, au temps de la préhistoire : ils ont alors la possibilité de tout recommencer. Jim Shannon, devenu hors-la-loi pour avoir enfreint la loi qui interdit d'avoir plus de deux enfants, s'enfuit à Terra Nova, la colonie établie dans le passé. Il y retrouve sa femme, Elisabeth, et leurs trois enfants...