Lorsque le criminel Garcia Flynn vole une machine à voyager dans le temps, la professeure d'histoire Lucy Preston, le soldat Wyatt Logan et le scientifique Rufus Carlin sont recrutés pour l'arrêter. À bord d'une sphère temporelle, ils poursuivent Flynn à travers différentes époques pour l'empêcher de réécrire l'histoire américaine et sauver le passé.
Lorsque Flynn vole une machine à voyager dans le temps pour altérer le désastre du Hindenburg, l'équipe cherche à l'empêcher de changer le cours de l'histoire des É.-U.
Flynn fait équipe avec John Wilkes Booth pour faire encore plus de victimes dans la nuit de l'assassinat de Lincoln. Le trio est confronté à une décision difficile.
Rufus fait une découverte déconcertante au sujet d'un collègue de travail. Wyatt entreprend de changer l'histoire pour son propre intérêt.
L'écrivain Ian Fleming vient en aide au trio lorsqu'il se rend en Allemagne nazie pendant la Deuxième Guerre mondiale pour mettre un terme au récent projet de Flynn.
Bloquée au siège de Fort Alamo, l'équipe lutte pour que la Révolution texane aboutisse au même résultat malgré l'ingérence de Flynn.
Lucy et Rufus sont victimes de chantage à l'époque du Watergate à Washington D.C. Flynn révèle à Wyatt son lien avec Rittenhouse.
Lorsque l'équipe se retrouve coincée en 1754, Rufus tente d'envoyer un message à Mason dans le présent afin qu'il les aide à revenir.
Flynn cherche à interrompre la mission d'Apollo 11. Rufus et Lucy se tournent vers Katherine Johnson de la NASA dans l'espoir qu'elle les aide à sauver le monde.
Dans cette mission, l'équipe doit gagner la confiance de Bonnie et de Clyde, mais risque d'être prise au milieu d'une fusillade avec la police.
Flynn essaie de convaincre le trio de s'associer à lui en leur révélant un lien entre Benedict Arnold et Rittenhouse.
Wyatt et Rufus s'efforcent de sauver Lucy, tenue en otage par Flynn lors de l'Exposition universelle de 1893, à Chicago. Harry Houdini leur offre son assistance.
Flynn empêche Jesse James de se faire tuer en vue de le recruter comme partenaire en 1882. L'équipe se tourne vers le Lone Ranger pour obtenir de l'aide.
Dans une tentative désespérée, Rufus aide Wyatt à remonter dans le temps pour sauver Jessica. Anthony pense que les machines temporelles devraient être détruites.
Lucy et Rufus reçoivent l'aide d'Ernest Hemingway tandis qu'ils essaient d'empêcher Flynn d'attaquer Charles Lindbergh en 1927.
Al Capone collabore avec Flynn dans le Chicago de 1931 et la vie d'un membre de l'équipe est sérieusement mise en danger.
Lucy se met à la recherche de Flynn et tente de le convaincre qu'il peut poursuivre Rittenhouse d'une manière différente de celle qu'il envisage.
