Een nieuw team komt samen om het Quantum Leap-project opnieuw te starten. Hoofdfysicus Ben Song maakt een ongeoorloofde sprong naar 1985 terwijl het team probeert uit te zoeken wat er is gebeurd en hoe ze hem terug kunnen krijgen.

Ben komt in 1995 in een baan om de aarde terecht aan boord van de Space Shuttle Atlantis. Addison vertrouwt Ian toe over een ontdekking en komt in conflict met Magic en Jenn.

Ben springt naar het flitsende Las Vegas uit de jaren zeventig en stapt in het lichaam van de veelbelovende jonge bokser Danny Hill aan de vooravond van een groot titelgevecht. Ben en Addison moeten Danny helpen het gevecht te winnen, anders verliest hij alles. Magic, Ian en Jenn graven in Bens verleden om de waarheid te ontdekken.

Ben springt naar het Los Angeles van de jaren tachtig en stapt in het lichaam van Eva Sandoval, een no-nonsense premiejager die bezig is een ongrijpbaar doelwit veilig te stellen. Ben herinnert zich meer over zijn eigen leven.

Ben wordt teruggevoerd naar 1879 en het rustieke grensstadje Salvation, waar hij het moet opnemen tegen een dodelijke bandiet. Magic, Jenn en Ian worden geconfronteerd met een nieuwe dreiging wanneer een nieuwsgierige senator op het hoofdkantoor verschijnt en vragen stelt over het Quantum Leap-programma.

Ben en Addison bevinden zich in San Francisco tijdens de historische aardbeving van 1989. Terwijl de stad blijft afbrokkelen door naschokken, moet Ben proberen een familie in chaos te herstellen terwijl Jenn en Ian op zoek gaan naar aanwijzingen voor een verontrustend mysterie.

Ben stapt in een priester die is geroepen om op Halloweenavond een gezin in crisis bij te staan; Terwijl hij zich verdiept in mysterieuze en onverklaarbare gebeurtenissen, wordt hij gedwongen al zijn middelen als wetenschapper te verzamelen voordat de tijd om is.

Ben springt in het lichaam van een 16-jarige jongen en komt terecht tussen een groep verstoten tieners die op de vlucht zijn. Ben vertrouwt op de vastberadenheid om zichzelf en Addison in veiligheid te brengen, wat allemaal leidt tot een schokkende onthulling nu een aanzienlijk deel van zijn geheugen terugkeert.

Ben belandt in 1979 in Chicago als Jack Armstrong, een toegewijde bewaker van de getalenteerde popzangeres Carly Farmer. Tijdens Carly's voorbereiding op een concert wordt het al snel duidelijk dat haar leven in gevaar is en moet Ben bepalen wie haar probeert te vermoorden en waarom.

Wanneer Ben in een van de vijf mensen in een lift van een kernreactor uit 1962 tegen het lijf springt, moet hij uitzoeken wie een bom activeert die hen allemaal doodt. Elke keer dat de bom afgaat, springt hij een uur eerder in een andere bom, waardoor de scène wordt gereset.

Ben komt in 2012 terecht in het midden van de Mendéz-familie terwijl ze hun transgenderdochter Gia helpen, die ervan droomt om in het basketbalteam van haar middelbare school te spelen. Magic en Jenn ontdekken nog een stukje van de puzzel waarom Ben überhaupt sprong.

Wanneer Ben bij een Indiaas gezin terechtkomt om te voorkomen dat hun geliefde familierestaurant afbrandt, vindt hij via zijn eigen herinneringen een emotionele band met hun matriarch. Magic en Jenn delen een verrassende onthulling met Ian.

Wanneer Ben tijdens oorlogsspelen in 1989 op een marineschip springt, moet hij niet alleen een gevaarlijke reddingsmissie uitvoeren, maar ook strijden tegen zijn bevelvoerende officier, XO Alexander Augustine, ook wel bekend als Addisons vader.

Wanneer Ben een gekwelde openbare verdediger tegenkomt, moet hij een onschuldige tiener die beschuldigd wordt van moord levenslang uit de gevangenis houden. Door een onverwachte wending in de gebeurtenissen stelt Jenn haar juridische expertise op de proef terwijl ze als hologram optreedt.

Wanneer Ben in een psychiatrische inrichting uit de jaren vijftig belandt, moet hij een gewaagde ontsnapping bedenken voor een jonge vrouw die ten onrechte door haar man is begaan. Ondertussen is het team geschokt als ze de identiteit van een mol in het Quantum-hoofdkwartier ontdekken.

Wanneer Ben als stewardess aan boord van een passagiersvliegtuig uit de jaren zeventig springt, moet hij de kapers te slim af zijn voordat het op mysterieuze wijze in de Atlantische Oceaan neerstort. En erger nog, hij moet het allemaal doen zonder de hulp van Ziggy.

Ben's volgende sprong brengt hem dichter bij huis dan hij ooit had verwacht. Het team staat voor de ultieme confrontatie met Leaper X terwijl ze strijden voor de toekomst van het Quantum Leap-project en hun leven.