Jest rok 2149, a znany nam świat przestał istnieć na skutek nadmiernego rozwoju i przeludnienia. Jedynym ratunkiem dla ocalenia rodzaju ludzkiego jest przeniesienie do nowego miejsca w dalekiej przeszłości.

Kiedy naukowcy pracujący na akceleratorze cząstek Fermi niespodziewanie odkryli szczelinę w czasie, która umożliwiła skonstruowanie portalu do czasów prehistorycznych, narodził się pomysł na przesiedlenie ludzi do przeszłości, co pozwoliłoby im odbudować cywilizację i zapobiec zmianom, które doprowadziły do katastrofy.

Serial śledzi losy rodziny Shannonów, która przyłącza się do pielgrzymki osadników do Terra Nova, pierwszej kolonii ustanowionej w zachwycającym, aczkolwiek nieprzystępnym świecie.

Jim Shannon (Jason O’Mara), oddany ojciec, który ma za sobą burzliwą przeszłość, prowadzi swoją rodzinę przez nowy, piękny świat pełen tajemnic i terroru. Żona Jima, Elisabeth Shannon (Shelley Conn), jest chirurgiem urazowym i najnowszym członkiem zespołu medycznego Terra Nova. Josh Shannon (Landon Liboiron) ich 17-letni syn, rozczarowany, że musi porzucić swoje dotychczasowe życie, po przybyciu do nowej kolonii natychmiast zwraca uwagę na piękną i nieposłuszną Skye (Allison Miller). Maddy Shannon (Naomi Scott), uroczo niezdarna 15-letnia siostra Josha, ma nadzieję, że przenosiny na Terra Nova sprawią, że będzie miała szansę, zacząć wszystko od nowa.

Choć szkolenie medyczne Elisabeth zapewniło rodzinie miejsce w ekspedycji, wkrótce okaże się, że tajemnica dotycząca ich pięcioletniej córki Zoe(Alana Mansour), może stanowić zagrożenie dla nowej cywilizacji.