События сериала затрагивают вопросы сохранения Земли и человеческой цивилизации в отдаленном будущем. В 2149 году голубая планета переживает масштабные экологические потрясения и демографический кризис, связанный с перенаселением. Запасы природных ресурсов практически исчерпаны, и человеческое общество поставлено перед угрозой вымирания. Мировое правительство принимает решение десантировать группы специально обученных людей в доисторические времена с целью основания альтернативной ветви реальности. С помощью аппарата, способного генерировать мощнейший заряд энергии и буквально прорывать пространственно-временные границы, группы ученых и солдат поэтапно пребывают на Новую Землю – поселение людей в мезозойской эре. Действия сериала Terra Nova начинаются непосредственно перед началом десятой по счету переправы людей будущего во времена динозавров. Как и многие другие, семья Шеннонов была отобрана для участия в проекте с помощью специальной правительственной лотереи. Отец, мать и трое детей, оказавшись по ту сторону настоящего, постепенно приходят к осознанию того, что новый мир далек от созданного властью мифического образа. Поселение Терра Нова в действительности оказывается не защищенным от опасности и угроз со стороны хищников, которые бесцеремонно пожирают людей. С другой стороны, обнаруживается, что стремление спасти человечество совершенно чуждо некоторым членам правящей группы. Смогут ли Шенноны сохранить привезенный с собою семейный секрет и противостоять внешним силам в созданном поселенцами утопическом мире, и даст ли девственная Терра Нова новый шанс ее пришельцам?
Сумрачный и безрадостный мир будущего человечества, которое находится перед лицом гибели планеты и всей цивилизации. Чтобы хоть как-то продлить существование на переполненной и истощенной планете, продлить поиски спасительного выхода в семьях запрещается иметь более двух детей. Однако ученым чудом удается преломить пространственное измерение и попасть в неизведанное прошлое, где есть надежда на спасение. В это время в семье Джима и Элизабет Шеннон рождается третий по счету ребено ...
Успевшим спастись от гибели в будущем колонистам, грозит новая опасность со стороны агрессивных и непредсказуемых птерозавров. Джим Шеннон, бывший полицейский помогает Натаниэлю Тейлору уберечь колонию поселенцев от уничтожения. Пока супруг занимается спасением будущего колонии, Элизабет Шеннон обнаруживает, что на Терра Нове находится ее давняя любовь. ...
Похоже, что Тейлор проникся искренним доверием к Джиму Шеннону, после того, как тот спас ему жизнь, а потом встал на защиту колонии. По крайней мере, им опять придется действовать в одной команде. На этот раз колонии поселенцев угрожает таинственный смертельный вирус, о происхождении которого не известно абсолютно ничего. Поражая клетки мозга, вирус вызывает у заболевших людей потерю памяти и бурные параноидные приступы, которые заканчиваются смертью. ...
Немного оправившись от нападения птерозавров, жители поселения продолжают заниматься повседневными делами, но размеренность их жизни на этот раз нарушает неожиданный гость – беглянка из клана «шестых».
Главным героям (Джиму и Тейлору) предстоит расследовать первое убийство на территории поселения, которое было совершено посредством динозавра. Джош и Скай затеяли опасную авантюру, а Элизабет и Зои занялись попечением маленького динозавра.
Из-за крушения метеорита в поселении Терра Нова пропадает электричество, тем самым вывив из строя все оборудование. Среди жителей начинается паника. В то же время, Рейнольдс и Мэдди остались за пределами заграждения Терра Новы, а Элизабет и Скай спасают жизни пострадавшим. Тейлор пытается предотвратить вторжение Шестых в Терра Нову. Кроме этого, некий таинственный человек дает о себе знать. ...
Мэдди начинает стажировку у величайшего учёного колонии при этом она узнаёт, то из-за чего её жизнь ставится под угрозу. А в это время Джош заключает сделку с дьяволом, чтобы доставить свою девушку из будущего в Терра Нову.
Командир Тейлор начал интенсивные поиски человека «Шестых» в Терра Нове, что бы выяснить кто же предатель среди своих и покончить с утечкой информации. Джим Шеннон раскопал старый труп и после того, как Элизабет подтвердила, что это убийство, начал расследование. В ходе выяснилось, что все улики указывают на Тейлора. Джиму придется взвесить все «за» и «против» перед тем, как обвинять в убийстве лидера Терра Новы. ...
Тейлор и Мира сталкиваются в джунглях, где он узнаёт больше о её планах и судьбе своего сына. Позже они наталкиваются на доисторического врага, которого должны победить сообща. Тем временем крот «Шестых» пытается замести следы своей деятельности, Терра Нова оказывается в изоляции, а Джим приближается к разгадке личности крота. Перед Зои встаёт трудный выбор, так как Анкилозавр за которым она присматривала начинает быстро расти. ...
Лукас стремится закончить свое тайное устройство, до прибытия 11 потока переселенцев. Кроме того, Джим и Тейлор сталкиваются лицом к лицу с «кротом» шестых. Также Скай встречает знакомого человека, а Терра Нова готовится к войне.
Одиннадцатый поток переселенцев прибывает на Терра Нову. Таинственная группа Феникс в 2149 году предпринимает попытку вернуться в прошлое с помощью Лукаса и Миры.
Джим и Тейлор объединяются, чтобы дать им отпор. Один из колонистов приносит последнюю жертву. А жители колонии принимают решение, которое навсегда должно изменить их жизни.