En 2149 los humanos están en peligro de extinción debido a la superpoblación y a la mala calidad del aire. Cuando los científicos descubren una grieta en el continuo espacio-tiempo, deciden enviar una cápsula para determinar cuándo y dónde aparecerá lo que atraviese la grieta, pero por alguna razón la cápsula no llega al presente. Al no obtener respuesta de la cápsula, llegaron a la conclusión de que la grieta desembocaba en una línea de tiempo paralela (un pasado alternativo), por lo que enviar objetos, e incluso gente, a través de la misma, no cambiaría el futuro. De esta forma, y después de otros experimentos que permitieron comunicarse con el pasado, decidieron enviar a grupos de humanos hasta el período cretácico, ochenta y cinco millones de años atrás, para preservar la especie, ya que el mundo agoniza. En medio de la selva cretácica, los inmigrantes fundan la ciudad de Terra Nova. Pero pronto, su misión de salvar a la humanidad se tornará muy complicada. No sólo deben convivir con dinosaurios, sino con un grupo de humanos que se rebelaron en contra del resto de la comunidad de inmigrantes, y que viven por su cuenta en el bosque, realizando escaramuzas ocasionales a la ciudad para robar suministros. La serie cuenta la historia de una familia que viaja al pasado para empezar una nueva vida en Terra Nova.