Investigando la teoría de que viajar en el tiempo es posible, el doctor Sam Beckett, un científico convencido de tal posibilidad, un día desaparece tras introducirse en un acelerador de partículas cuántico. Cuando vuelve a aparecer, lo hace en el pasado, pero al mirarse en el espejo no reconoce su rostro y se ve aquejado de una extraña forma de amnesia. A partir de entonces no tiene más remedio que vivir vidas que no son la suya, saltando de una existencia a otra e intentando mejorar el futuro desde el pasado, mientras trata de encontrar la forma de volver a casa.