Terra Nova volgt een doodgewone familie die een ongelofelijke reis maakt terug in de tijd van de prehistorische Aarde. Ze nemen deel aan een gewaagd experiment om de mensheid te redden van de ondergang.

Drie mariniers worden tijdens een controle route op een vreemde wijze vermoord. Taylor onderzoekt de zaak. Elisabeth komt een ex-liefje tegen in Terra Nova. Jim vindt dat erg verdacht.

Wanneer Elisabeth, Jim, Malcolm en Teylor de radio stilte onderzoeken van een nabij gelegen wetenschappers uitpost, ontdekken ze dat er een mysterieus virus is uitgebroken dat geheugenverlies veroorzaakt.

Wanneer een klein meisje van de "Sixers" naar Terra Nova komt en asiel aanvraagt, vangen Jim en Elisabeth Shannon haar op. Taylor vertrouwt het zaakje niet. Vervolgens duikt Mira op om terug te eisen wat van haar groep is.

De kolonie krijgt te maken met haar eerste moord. Jim en Taylor gaan op onderzoek uit om de dader te vinden. Al snel blijkt dat er een groot complot in zit. Het slachtoffer is in de val gelokt en werd vervolgens gedood door een dinosaurus.