Le TARDIS échoue dans le Londres de l'époque victorienne en amenant avec lui un dinosaure. Strax, madame Vastra et Jenny recueillent un Docteur métamorphosé et désorienté, toujours accompagné de sa compagne de voyage, Clara. Embarquée dans une folle et nouvelle aventure ponctuée de mystérieuses combustions spontanées, celle-ci, inquiète, s'interroge sur la façon dont cette régénération du Docteur va affecter leur amitié...

Le Docteur sauve Journey Blue d'une attaque dalek et la reconduit à bord de son vaisseau, « L'Aristote ». Il découvre que son équipage détient un Dalek endommagé, devenu bon. Pendant ce temps, sur Terre, Clara fait la connaissance d'un vétéran de l'Afghanistan, Danny Pink. En retournant à son bureau, elle tombe sur le Docteur, qui l'emmène sur « L'Aristote ». Le Docteur compte se miniaturiser et s'introduire à l'intérieur du Dalek, dans l'espoir de comprendre pourquoi ce monstre est devenu bon. Clara, Journey et deux soldats l'accompagnent dans cette aventure...

Le Docteur offre à Clara le choix de leur prochaine destination. Celle-ci souhaite rencontrer Robin des bois, bien que le Docteur doute de son existence. En arrivant en 1190 à la forêt de Sherwood, en Angleterre, ils tombent sur un individu qui prétend être... Robin des bois. Après un duel avec le Docteur, le brigand entraîne les voyageurs temporels au cœur de la forêt, pour les présenter à ses joyeux compagnons...

Clara regagne son domicile après un rendez-vous avec son collègue Danny Pink. Elle est attendue par le Docteur. Et si chacun était suivi par un être qu'il ne pourrait ni voir, ni entendre ? Et si, lorsqu'on rêve qu'une créature sous notre lit nous attrape la jambe, ce n'était pas un rêve ? Telles sont les questions que le Docteur pose à Clara...

Le Docteur et Clara se retrouvent mystérieusement dans une pièce en compagnie de deux inconnus : Psi, un informaticien, et Saibra, une humaine mutante. Un enregistrement leur apprend qu'ils ont tous accepté que le mémoire soit effacée et qu'ils ont pour mission de cambrioler la banque de Karabraxos, réputée inviolable...

Le Docteur infiltre l'école dans laquelle Clara travaille pour traquer un robot extraterrestre menaçant la Terre. Il prépare un piège pour le projeter dans le futur, où il ne présentera plus aucun danger. Mais l'intervention inopportune de Danny, le collègue de Clara, compromet le plan du Docteur...

Courtney, l'une des élèves de Clara, a découvert l'existence du TARDIS suite au passage du Docteur dans son école. Ce dernier décide de l'embarquer avec Clara pour un voyage sur la Lune. Le TARDIS se matérialise en 2049 dans une navette en route vers la Lune, chargée de bombes nucléaires...

Après avoir admis qu'elle ne voulait plus revoir le Docteur, Clara embarque avec le Docteur pour un dernier tour de piste à bord d'un train spatial rappelant l'Orient-Express. Une passagère âgée meurt après avoir affirmé être attaquée par une momie qu'elle seule voyait. Le Docteur enquête lorsqu'un membre du personnel meurt à son tour dans les mêmes circonstances...

Alors qu'il est en route pour Londres, le TARDIS s'arrête à Bristol. Le Docteur et Clara constatent alors que le TARDIS a rétréci. Peu après, Clara rencontre Rigsy, un artiste de rue, qui lui fait part d'une série de disparitions ayant touché ses proches. À chaque fois, d'étranges graffitis sont apparus...

Clara et Danny sont en excursion nocturne avec leurs élèves dans le musée d'histoire naturelle de Londres. À leur réveil, ils découvrent que la ville entière est recouverte d'arbres, tout comme le reste du monde. Le Docteur contacte Clara, qui le rejoint avec sa classe. Celui-ci va comprendre qu'une des élèves, Maebh, joue un rôle central dans l'apparition des arbres...

Clara est au téléphone avec Danny quand celui-ci est renversé par une voiture et meurt sur le coup. Face à la détermination de Clara à sauver son petit ami, le Docteur accepte de la conduire là où se trouverait Danny, grâce aux capacités télépathiques du TARDIS. Ils arrivent dans un étrange mausolée, placé sous la responsabilité d'une mystérieuse femme prénommée Missy...

Le Docteur doit faire face à une invasion de Cybermen contrôlés par Missy sur la planète entière, et n'a aucune idée d'où se trouve son amie Clara. Désormais président de la Terre, le Docteur doit agir, et vite...