La serie e 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 la del portale, dopo aver fatto evadere Jim dal carcere in cui era rinchiuso come punizione per aver deciso di contravvenire alle leggi sulla popolazione avendo una terza figlia (in particolare, dopo aver reagito contro la polizia demografica): nel 2149 infatti, per non peggiorare la situazione di sovrappopolazione in cui il pianeta si trova, la legge vieta in modo assoluto di avere piu di due figli.