퀀텀리프 프로젝트가 재개되고, 벤 송 박사는 약혼 기념 파티를 연 날 밤 비밀리에 양자 도약을 한다. 벤은 도약의 부작용으로 기억 상실증에 걸리고, 애디슨과 팀은 벤이 과거에서 다시 현재로 도약할 수 있도록 돕는다.

우주 왕복선 아틀란티스호의 우주 비행사에게 도약한 벤은 무사히 지구로 돌아가야 한다. 벤이 없는 퀀텀리프 팀은 점점 갈등이 커진다. 매직은 재니스의 뒤를 쫓고, 재니스의 하드디스크 드라이브에서 중요한 단서를 발견한다.

대회 결승 전날, 권투 선수 대니의 몸에 도약한 벤. 대니의 형을 구하려면 우승해야만 하는데, 애디슨이 과로로 쓰러지고 만다. 팀은 지기의 속도가 느려진 원인을 분석하던 중, 재니스가 지기에 접근할 수 있다는 사실을 알게 된다.

현상금 사냥꾼 에바의 몸으로 도약한 벤은 남자 친구인 제이크의 청혼을 받고 어쩔 줄 몰라 한다. 에바를 대신해 뭐라고 대답해야 할지 고민하는 동시에 도약한 이유를 찾던 벤은 서서히 기억을 되찾는다.

벤은 서부 시대의 어느 은퇴한 총잡이 몸에 도약한다. 철도 회사에서 고용한 무법자들은 마을을 빼앗으려 하고, 평화주의자인 벤은 무력이 아닌 다른 해결책을 찾는다. 한편, 본부에 관리 위원이 불쑥 찾아오고, 팀은 비밀을 들킬 위기에 처한다.

1989년 샌프란시스코로 도약한 벤은 대지진을 겪게 되고, 어릴 적 자신과 꼭 닮은 제이슨을 살리고자 고군분투한다. 벤이 어머니에 대한 기억을 서서히 되찾는 동안, 다른 팀원들은 또 다른 시간 여행자 리처드 마티네즈를 추적한다.

대븐포트 신부의 몸에 도약한 벤은 퇴마 의식을 치러야 한다. 누군가의 방해 공작으로 이미징 체임버가 고장 나는 바람에 벤을 도울 수 없게 된 애디슨은 실의에 빠진다. 홀로 남겨진 벤은 뛰어난 추리력을 바탕으로 살인 사건의 실체를 파헤친다.

학교 체벌을 피해 도망친 학생 넷은 산에서 길을 잃는다. 16살 소년이 된 벤은 무사히 탈출하도록 일행을 돕는다. 매직과 젠은 출동 직전 건물이 봉쇄되며 재니스를 놓치고 만다. 단편적 기억으로 혼란스럽던 벤은 도약했던 이유를 깨닫는다.

유명 가수 칼리 파머의 경호원이 된 벤. 계속되는 살해 시도에서 칼리를 보호하며, 물증과 심증을 종합해 범인의 정체를 추리해 간다. 애디슨은 자신을 구하러 떠났다는 벤의 말에 크게 실망한다. 퀀텀리프 팀은 마침내 재니스를 찾게 된다.

벤은 1년 차 레지던트 앨릭스의 몸에 도약한다. 열차 사고로 부상을 입고 병원에 이송된 세 사람의 목숨이 벤의 손에 달려 있다. 2023년 현재, 팀원들은 차례로 돌아가며 재니스를 신문하지만, 돌아오는 건 수수께끼 같은 대답뿐이다.

원자로 시범 운행 당일, 파커 대령에게 도약한 벤은 폭발 사고로 죽게 된다. 잠시 후 극적으로 되살아나지만 시점은 또다시 폭발 직전이다. 벤이 똑같은 사고를 수차례 겪으며 생사를 넘나드는 동안, 팀원들은 재니스에게 도움을 청한다.

트랜스젠더인 미아는 농구 선수로, 경기에 출전한 뒤 온갖 비난에 시달린다. 미아의 아버지이자 농구부 감독인 칼로스에게 도약한 벤은 미아의 가출을 막고자 애쓴다. 한편 매직은 벤에게 도약을 처음 지시했다는 도티를 만나 의외의 단서를 발견한다.

인도계 이민자 카미니에게 도약한 벤. 원래 시간대에선 가업으로 운영하던 식당에 불이 나고, 온 가족이 뿔뿔이 흩어진다. 식당을 되살리고 가족 관계를 회복할 해결책을 찾아야 한다. 한편 진실을 알게 된 이언은 전 연인을 찾아가 조언을 구한다.

벤은 몬태나호의 작전 장교 로시에게 도약한다. 몬태나호는 애디슨의 아버지가 부사령관으로 탑승한 미 해군 전함. 애디슨은 아버지의 실수로 목숨을 잃었던 잠수함 선원들을 구하고, 아버지의 명예도 회복하고자 혼신의 힘을 다한다.

국선 변호사 알레이다의 몸에 도약한 벤은 무고하게 살인죄로 기소된 18세 소년 카밀로의 변호를 맡는다. 법정 경험이 풍부한 젠이 홀로그램으로 등장해 벤의 변호를 돕고, 벤은 형량을 합의할지 무죄를 주장할지 고민에 빠진다.

벤은 사설탐정 리엄의 몸으로 사건을 의뢰받아 조지스섬 정신 병원에 잠입한다. 뮬러 박사의 계략에 빠져 절체절명의 위기에 빠진 벤에게 뜻밖의 인물이 도움의 손길을 건넨다. 한편 재니스는 내부 스파이의 정체를 깨닫는다.

미래의 이언을 만나 자초지종을 듣게 된 벤은 최종 목적지였던 2018년 퀀텀리프 본부로 도약한다. 애디슨을 살리고자 벤이 마티네즈에 맞서 최후의 결전을 벌이는 동안, 이언은 미래의 자신이 작성했다는 의문의 코드를 두고 고심에 빠진다.