Jim Shannon, een toegewijde vader met een bont verleden, begeleidt zijn familie door een nieuwe wereld vol eindeloze schoonheid, mysterie en gruwelen. Jims vrouw Elisabeth is een traumachirurg en de nieuwste aanwinst van het medische team van Terra Nova. Josh is hun 17-jarige zoon die er kapot van is om zijn oude leventje achter zich te laten. Maddy, Josh' vertederend onhandige 15-jarige zus, hoopt dat Terra Nova haar de kans zal geven om zichzelf opnieuw uit te vinden. Na aankomst worden ze voorgesteld aan commandant Nathaniel Taylor, de leider van de nederzetting. Taylor waarschuwt de reizigers dat hoewel Terra Nova een plek van nieuwe kansen en een frisse start is, het niet zo idyllisch is als op het eerste gezicht lijkt.