Numerosi agenti segreti vengono attaccati in diverse parti del mondo da delle creature che si materializzano attraverso le pareti. Il Dottore e i suoi compagni vengono convocati da C, capo del MI6, per investigare gli omicidi: gli indizi sembrano condurre a Daniel Barton, proprietario di una grande multinazionale di tecnologia e comunicazione. Il Dottore contatta O, un agente incaricato di monitorare attività extraterrestri. C viene assassinato dalle creature, e il Dottore e i compagni fuggono.

Nella dimensione dei Kasaavin, il Dottore incontra Ada Lovelace, e insieme a lei si risveglia nella Londra del 1834, dove incontra anche Charles Babbage. Il Maestro raggiunge il Dottore ma Ada riesce a metterlo in fuga. Il Dottore evoca un Kasaavin sperando di essere riportata nel XXI secolo, ma Ada le prende la mano e viene trasportata insieme a lei.

Il Dottore, Ryan, Yaz e Graham vengono trasportati, grazie a una vacanza premio, dal TARDIS alla Tranquility Spa, una "fakation" ospitata all'interno di una cupola costruita in un desolato pianeta "orfano". In apparenza pacifica sulle prime, la costruzione viene presto invasa da dei mostri umanoidi chiamati Dregs, con il proposito di distruggere il sistema di sicurezza del luogo. Molti ospiti e dipendenti della struttura vengono uccisi prima che il Dottore ristabilisca il campo di sicurezza della cupola. I sopravvissuti lasciano la struttura per salvare un ospite sopravvissuto da essa fuoriuscito...

Nel 1903 Nikola Tesla sta lavorando a un sistema di trasmissione di energia senza fili. Si imbatte in una piccola sfera orbitante e una figura in mantello gli spara. Il Dottore arriva e aiuta Tesla a scappare a bordo di un treno diretto a New York. Fuori dal laboratorio di Tesla, il gruppo si imbatte in una folla di manifestanti, incitati da Thomas Edison a opporsi al lavoro di Tesla ritenendolo pericoloso. Il Dottore, Graham e Ryan visitano il laboratorio di Edison, dove giunge il personaggio ammantato, che ne stermina i dipendenti. Il Dottore tenta di avvertire Tesla e Yaz, tornando al suo laboratorio, ma i due vengono catturati e teletrasportati su di un'invisibile astronave aliena. Il veicolo spaziale è comandato dalla Regina di Skithra, che pretende che loro riparino e perfezionino la sua astronave.

I Judoon, dei mercenari alieni dalla testa di rinoceronte, piombano a Gloucester in cerca di un fuggitivo alieno. Il Dottore interviene per difendere gli abitanti dalla brutalità dei Judoon e per proteggere Lee e Ruth Clayton, due residenti nei quali gli alieni sono convinti di aver trovato il loro ricercato. Nel frattempo Graham, Ryan e Yaz vengono teletrasportati su un'astronave pilotata da Jack Harkness. Lee si arrende agli alieni, ma viene ucciso da Gat, che ha assoldato i Judoon, mentre il Dottore e Ruth si rifugiano nella Cattedrale di Gloucester venendo però presto circondati dagli alieni. Ruth, spinta da un istintivo lato nascosto, si impossessa di un'arma e sconfigge i Judoon. Un SMS lasciatole da Lee risveglia la memoria di Ruth, che raggiunge così un faro assieme al Dottore.

Il Dottore e i suoi compagni stanno investigando su un batterio che ricopre il corpo umano di una sostanza cristallina per poi disintegrarlo. Aiutati dall'ex poliziotto Jake, dalla blogger Gabriela e dalla ricercatrice medica Suki, trovano il marito di Jake, Adam, un astronauta britannico dato per scomparso, e che si trova ai primi stadi dell'infezione. Lo trasportano nel laboratorio di Suki, in Madagascar, per valutare come intervenire mentre Yaz e Gabriela esplorano il sito dove hanno trovato Jake, finendo per imbattersi in un teletrasporto alieno. Azionandolo, le due ragazze si ritrovano in un condotto che inizialmente pensano trattarsi di un pianeta alieno.

Il Dottore riporta a casa i suoi compagni, ma per tutti loro iniziano a manifestarsi eventi soprannaturali. Graham ha delle visioni su una ragazza imprigionata che gli chiede di trovarla, Ryan vede una figura misteriosa che fa scomparire il suo amico, e Yaz percepisce una donna sconosciuta tra i ricordi del suo passato.

Il Dottore porta i compagni nel 1816 a Villa Diodati, sul lago di Ginevra, per assistere al momento in cui Mary Shelley (Lili Miller) trae l'ispirazione per scrivere Frankenstein. Tuttavia, trovano la villa apparentemente infestata e il futuro marito di Mary, Percy, è scomparso.

In questo finale epico ed emotivo, i Cybermen sono in marcia. Mentre gli ultimi umani rimasti sono spietatamente braccati, Graham, Ryan e Yaz affrontano una terrificante lotta per sopravvivere e il Maestro teletrasporta il Dottore a Gallifrey, dove la imprigiona. Mentre si trova in trappola, il Maestro le rivela che il Dottore era una bambina orfana, proveniente da un'altra dimensione, fondata da una donna Shobogan di nome Tecteun.