Jake reist terug in de tijd om de moord op John F. Kennedy te voorkomen. Er gebeuren echter al snel merkwaardige en angstaanjagende dingen als blijkt dat het verleden niet veranderd wil worden.
In de tweedelige eerste aflevering krijgt middelbareschoolleraar Jake Epping (JAMES FRANCO) de opdracht om terug in de tijd te reizen en de moord op JFK te voorkomen.
Jake besluit het verschil te maken door de familie van zijn vriend Harry Dunning (LEON RIPPY) te redden, wiens familie is vermoord door Harry's vader, Frank (JOSH DUHAMEL).
Jake vindt een bondgenoot in zijn zoektocht (GEORGE MacKAY) en verhuist naar een klein stadje in de buurt van Dallas om les te geven. Daar bouwt hij een dubbelleven op en bespioneert hij Lee Harvey Oswald (DANIEL WEBBER).
Terwijl de romantiek tussen Jake en Sadie (SARAH GADON) opbloeit, wordt het complot van geheimen rond de onvoorspelbare Lee Harvey Oswald steeds complexer. Heeft Jake zijn nieuwe liefde in gevaar gebracht?
Wanneer Sadie's leven in gevaar komt, moet Jake een vreselijke keuze maken, terwijl alles voor hem in elkaar stort. Hij worstelt namelijk om twee levens te leiden: dat van leraar en dat van tijdreiziger.
Naarmate de dreigingen in Dallas toenemen, moet Jake drastische maatregelen nemen om de volledige omvang van de bedreiging voor Kennedy vast te stellen, wanneer hij onverwachts wordt geconfronteerd met een sterfgeval.
Hoewel Kennedy nog steeds op ramkoers ligt met zijn moordaanslag, vreest Jake dat hij in het verleden misschien niet genoeg heeft veranderd om de loop der gebeurtenissen te beïnvloeden.
Het verleden probeert Jake ervan te weerhouden Dealey Plaza te bereiken in de finale. Als hij faalt, zou dat zijn dood kunnen betekenen. Als hij slaagt, zou hij alles kunnen verliezen wat hij kent.