Мрачный мир будущего. Закон разрешает супружеским парам иметь только двух детей. В это время в семье Шеннонов рождается третий ребенок — девочка Зоуи. Врач Элизабет Шеннон нанимается в экспедицию в Терра-Нову — путешествие во времени с билетом в один конец в утопическое общество времен динозавров. Власти обнаруживают Зоуи и арестовывают еe отца — полицейского Джима. Джим, рискуя всем, совершает побег и берет дочь с собой в Терра-Нову…

Терра-Нова попадает под атаку птерозавров, и Джим с Тейлором вынуждены искать способ спасти колонию от полного уничтожения. Элизабет узнает, что её бывший бойфренд тоже находится в Терра-Нове, и, возможно, именно он ответственен за её участие в проекте. Скай делает всё, чтобы Джош почувствовал себя комфортно, а Рейнольдс слишком усердно опекает Мэдди.

Когда связь с одной из научных станций внезапно прерывается, Элизабет и Малкольму удается выяснить, что все ее работники поражены странным вирусом, лишающим памяти. Джим, Элизабет, Тейлор и Малкольм должны сплотиться, чтобы найти лекарство и спасти жителей Терра-Новы от заражения, пока все они не потеряли рассудок.

Десятилетняя сирота из колонии «Шестых» находит себе пристанище в поселении Терра-Нова. Тейлор опасается, что девочка специально послана «Шестыми» в качестве шпиона. Тем временем «Шестые» заявляют, что ребенка похитили, а Рейнольдс наконец-то признается, что очень влюблен в Мэдди.

В колонии Терра-Нова произошло первое убийство. Джим вместе с Тейлором ведут расследование, чтобы вычислить преступника. Скай по прежнему помогает Джошу не расслабляться в Терра-Нове. Вместе они ищут способ, как доставить из будущего подругу Джоша.

На Терра-Нову падает метеорит, лишив колонию всех электронных устройств и вызвав панику. Рейнольдс и Мэдди застряли в зарослях, Скай и Элизабет объединяются, чтобы спасти жизни людей, а Тейлор пытается остановить вторжение «Шестых».

Жизнь Мэдди под угрозой: она случайно раскрыла страшную тайну одного из ученых Терра-Новы. Джош заключает сделку, чтобы вернуть свою девушку из далекого 2149 года. Теперь ему грозят серьёзные неприятности.

Тейлор отправляется в джунгли на поиски крота «Шестых». А Джим внезапно натыкается на следы очень старого убийства, которые однозначно указывают на Тейлора, как на главного подозреваемого.

Тейлор и Мира вынуждены отложить на потом все свои разногласия, столкнувшись с доисторическим противником. А Джим, оставшийся оборонять Терра-Нову, приближается к разгадке личности лазутчика «Шестых».

Лукас торопится завершить сборку своего таинственного устройства до прибытия одиннадцатого потока переселенцев. Джим и Тейлор ведут борьбу с лазутчиком «Шестых». Скай встречает старого знакомого, а Терра-Нова готовится к войне.

Одиннадцатый поток переселенцев прибывает в Терра-Нову. Таинственная группа «Феникс» в 2149 году предпринимает попытку вернуться в прошлое с помощью Лукаса и Миры. Тем временем Джим и Тейлор объединяются, чтобы дать им отпор. Один из колонистов приносит последнюю жертву. Жители Терра-Новы принимают решение, которое навсегда должно изменить их жизни...