Die Handlung von „Terra Nova“ beginnt im Jahr 2149. Als die Menschheit in ihrem Bestand bedroht wird, flieht eine Familie mit drei Kindern zurück in die Zeit der Dinosaurier, 85 Millionen Jahre in die Vergangenheit, um die menschliche Zivilisation dort erneut aufzubauen. Doch nicht nur die Umwelt ist feindlich, auch innere Querelen und Sabotage bedrohen ihren Erfolg.
Im Jahr 2149 ist die Welt am Sterben. Der Planet ist überentwickelt, überfüllt und überbevölkert. Es gibt keinen Weg zurück um den Schaden auf der Erde wieder umzukehren, bis Wissenschaftler ein Portal entdecken, das in die prähistorische Zeit führt. Der Eingang führt in eine erstaunliche Welt, die den letzten verzweifelten Versuch darstellt die menschliche Rasse zu retten und der Zivilisation eine zweite Chance zu geben.
Im Mittelpunkt steht die Familie Shannon. Sie reisen mit der zehnten Wallfahrt der Siedler nach Terra Nova, zur ersten Kolonie, die von Commander Nathaniel Taylor gegründet wurde. Jim Shannon bringt seine Frau Elisabeth und ihre drei gemeinsamen Kinder Josh, Maddy und Zoe in das vermeintliche Paradies. Neben dem blauen Himmel, unglaublichen Wasserfällen und üppiger Vegetation bietet Terra Nova neue Chancen und einen Neuanfang für die Neuankömmlinge. Doch die Shannons haben ein Familiengeheimnis, das für ihre Bürgschaft in der neuen Welt bedrohlich sein könnte.
Und bald entdecken auch die Shannons, dass die gesunde, lebendige Welt, nicht so idyllisch ist wie es zunächst scheint. Die Umgebung von Terra Nova wimmelt nur so vor Gefahren - und es sind nicht nur Menschen fressende Dinosaurier. Nicht jeder der Beteiligten der Mission ist der gleichen Auffassung, wenn es um die Frage geht wie man am besten die Menschheit retten kann. Tatsächlich gibt es Personen, die ihre Kräfte darauf konzentrieren die neue Welt zu zerstören noch bevor sie begonnen hat.
