Familjen Shannon lever på 2140-talet och vår planet håller på att dö. Jim och Elizabeth med barnen Josh, Maddy och Zoe ger sig ut på en äventyrlig resa tillbaka till förhistorisk tid som en del av ett våghalsigt experiment för att rädda den mänskliga rasen. De ansluter sig till Terra Nova, en grupp människor som fått en andra chans att bygga en civilisation.