ルーシーは妹と寝たきりの母親の3人暮らし。かつて歴史学・人類学の権威だった母親の期待に応えようと、自身も同じ道を専攻し大学で教鞭を執っている。しかし今後の人生について頭を悩ませていた。その矢先、国土安全保障省のエージェントが突然ルーシーを訪ねてくる。至急同行するよう言い渡されたルーシーは、何もわからぬまま或る場所へと連れられる。そこは世界有数の巨大企業メーソン社の建物だった。

フリンがリンカーン大統領が暗殺された日にタイムトラベルしたため、ルーシー、ワイアット、ルーファスの３人は救命艇で後を追う。コナーは、タイムマシンが盗まれたときの映像を見て、アンソニーが怪しいと気付く。過去に戻った３人は大統領暗殺犯ブースの足跡をたどり、フリンの居場所を突き止めようとする。ブースはフォード劇場の郵便受けに手紙を取りに現れるため、ルーシーは先回りするが…。

ルーシーとワイアットへ、クリストファーから呼び出しの電話が入る。行き先はキューバ危機の１カ月前。コナーはルーファスを呼び出し、アンソニーがフリンの協力者かもしれないと言うが、ルーファスは断固として否定する。ケネディ大統領が民主党全国委員会の資金集めでラスベガスのホテルにいることから、フリンの狙いがケネディやその他有名人を殺すことだと考え、救命艇は過去のラスベガスへ向かう。

ジヤが現在の母船の位置を突き止め、ワイアットを含む警察隊が踏み込むが、アンソニーはプルトニウムのピットに細工をして母船に乗せ、フリンと共に過去へ消える。行き先は1944年9月のドイツ北西部。ルーシーの、記憶を頼りに、母船の後を追う3人。ワイアットとルーシーがバーへ入ると、あるドイツ兵がやってきて裏口から出ろと言う。彼はナチスに潜入していたイギリスMI6のイアン・フレミングだった。

フリンを殺す任務を果たせていないワイアットは、国家テロ対策センターのラムジー副センター長から解任を告げられる。ちょうどその時フリンの母船に動きがあり、行き先は1836年3月2日テキサス州サンアントニオ近辺、アラモの戦いの数日前だと判明。ワイアットは最後の任務に出ることに。フリンは当時まだメキシコ領だったアラモを鎮圧しようとする将軍サンタ・アナに取り入り、テキサス側の反乱を収める手助けをすると言う。

ルーファスはベンジャミンから、フリンの行き先1972年6月20日のワシントンD.C.へ行き、定期的にある番号へ電話報告しろと指示される。ウォーターゲート事件でニクソン大統領が提出した録音テープには、18分半の消去箇所があり、フリンはその箇所が消去される前に盗み出そうとしている。ルーシー、ワイアット、ルーファスの3人は救命艇でフリンを追うが、ホワイトハウス前でフリンに拉致される。

ルーシー、ワイアット、ルーファスの3人は1754年9月15日のピッツバーグ郊外にタイムトリップし、3日間森の中を歩き続けるがフリンは見つからない。ワイアットは、隠し事をしていたルーシーとルーファスを許せずにいた。当時のアメリカはイギリスの植民地で、フレンチ・インディアン戦争のさ中であった。3人はフランス兵クーロン中尉に捕らえられる。一方、フリンの仲間が救命艇に爆薬を仕掛け、救命艇に穴が開いてしまう。

1969年7月20日は、アポロ11号の月着陸船イーグルに乗った宇宙飛行士ニール・アームストロングとオルドリンが、月面に人類初の一歩を踏み出す日だ。フリンとアンソニーはアポロ11号の誘導スタッフであるエリスを射殺し、NASA有人宇宙船センターのIDを入手する。さらにロックマン社に侵入して、コンピューターシステムにアクセスするためのパスワードの入ったパンチテープを盗む。

強盗殺人を繰り返したボニーとクライドが、警官隊に待ち伏せされ射殺されたのは、1934年5月23日午前9時。フリンの倉庫とアンソニーのブリーフケースから押収した写真とメモから、フリンがリッテンハウスの鍵を追っていると判断し、後を追うルーシー、ワイアット、ルーファス。その5月22日、メモに書かれていた銀行に行くと、ボニーとクライドが銀行強盗に押し入ってくる。

ベネディクト・アーノルド将軍は、アメリカ独立戦争で功績を上げつつも、独立を目指す軍を裏切り、イギリス側へ寝返った人物だ。アーノルドがイギリス側へ逃亡した1780年9月にフリンがタイムトラベルしたことから、ジョージ・ワシントンを殺そうとしているのでは、とルーシーらは考え、後を追う。アーノルドの屋敷に着くと、フリンはすでにワシントンのスパイ組織の一員になりすましていた。

フリンは再度1780年のニューヨークへ向かい、リッテンハウスを抹殺しようとする。しかしそれが失敗に終わると、息子ジョン・リッテンハウスは名前を変え、身を隠してしまう。フリンはリッテンハウスのメンバーを1人ずつ消すべく、シカゴ万博が開かれている1893年へ移動。リッテンハウスのメンバーであるトーマス・エジソン、ヘンリー・フォード、Ｊ・Ｐ・モルガンが顔を揃える部屋に爆弾を仕掛けて、殺害することを計画する。

ワイアットは、フリンに教えられた妻殺しの犯人ギリアムに会いに行く。別の殺人で服役中のギリアムから過去を聞き出し、妻ジェシカを救うためだ。ルーシーは夢の中で妹エイミーに、誕生日を忘れていたことを責められ「自分が消えてしまったのは姉さんのせいだ」と言われて落ち込む。ジヤはコナーから、タイムマシンの次のパイロットに指名されて喜ぶが…。

ワイアットはルーファスに協力を頼み、救命艇を盗んで1983年に向かう。妻ジェシカを殺害したウェス・ギリアムの母親クレアが、バーテンダーのジョエルと一晩だけの関係を持ち、ウェスを妊娠する日だ。2人を出会わせないように計画していたワイアットだが、クレアの乗った飛行機は予定より早く到着し、ジョエルと出会ってしまう。2人が惹かれ合うのを阻止しようと、なんとかクレアの気を惹こうとするのだが…。

フリンは教会で、神父に苦悩を語る。メイソン工業では、クリストファーの後任ネヴィルが、1962年のヒューストンへ行き、フリンの母親マリアを殺害する任務を計画。拒むルーシーとルーファスだが、反逆罪に問うと脅され、またベンジャミンにも、任務が終わったら妹エイミーを戻すことを約束。彼らは任務を遂行することに…。そして1962年に移動直後、ルーファスは驚きの行動に出る。

カポネに撃たれたルーファスは救命艇を操縦し、現在へ戻る。傷の治療をしてもらった医者ノアにルーシーは別れを告げる。クリストファーとジヤが駆けつけると、フリンがリッテンハウスの会合が開かれる1954年のワシントンＤ.Ｃ.に飛んだことが分かる。フリンを阻止するため、ジヤをルーファスのフォロー要員として迎え、4人で過去へと向かう。 コナーはルーファスへの思いから、リッテンハウスに背くことを決める。