Jest rok 2149. Ziemia została zniszczona. Zwykła rodzina, wykorzystując możliwość podróżowania w czasie, przenosi się do czasów prehistorycznych. W ramach szeroko zakrojonej ekspedycji nie tylko zaczną nowe życie, ale zadaniem ich stanie się ratowanie ludzkiej rasy.

Akcja serialu toczy się w 2149 roku. Ziemia zostaje zniszczona, a jedynym ratunkiem dla ludzkości jest tytułowa Terra Nova, portal, dzięki któremu można się cofać do przeszłości. Policyjny detektyw Jim Shannon (Jason O'Mara) dołącza do swej rodziny i wraz z siódmą pielgrzymką przenoszą się do czasów prehistorycznych. Nowe miejsce wydaje się idealne do czasu, gdy odkrywają oni, że ich życie jest zagrożone. Niebezpieczeństwo związane jest z ludźmi, którzy pojawili się w wyniku szóstej pielgrzymki, zwanymi "szóstkami"...

"Terra Nova" opowiada historię zwyczajnej rodziny, która przenosi się 85 milionów lat wstecz, do czasów prehistorycznych, w ramach śmiałego eksperymentu, mającego na celu ratowanie ludzkości przed zagładą. 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.