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La serie è ambientata nel 2149, anno in cui la vita sul pianeta Terra rischia di estinguersi per via dell'inquinamento e della sovrappopolazione. Facendo degli esperimenti nucleari, alcuni scienziati scoprono una frattura spazio-temporale e la utilizzano per creare un portale in grado di trasportare chi lo attraversa su una Terra preistorica, 85 milioni di anni nel passato. La famiglia Shannon (Jim, sua moglie Elisabeth e i tre figli Josh, Maddy e Zoe) si trasferisce con il decimo pellegrinaggio a Terra Nova, la colonia creata al di là del portale.