Une théorie prétend que si l'on pouvait retourner dans le passé et changer quelques détails de notre vie, tout ce qui en découle serait modifié. On appelle cela « l'effet papillon ». Evan Treborn a cette faculté. Fasciné, il va d'abord mettre ce don au service de ceux dont les vies ont été brisées dans leur enfance. Il peut enfin repartir dans le passé et sauver la seule jeune fille qu'il ait jamais aimée. Mais Evan va découvrir que ce pouvoir est aussi puissant qu'incontrôlable. Il va s'apercevoir que s'il change la moindre chose, il change tout. En intervenant sur le passé, il modifie le présent et se voit de plus en plus souvent obligé de réparer les effets indésirables de ses corrections…

Alors qu'il enquête sur l'explosion d'une bombe sur un ferry à la Nouvelle Orléans, l'agent Doug Carlin se voit enrôlé au sein d'une nouvelle cellule du FBI ayant accès à un appareil gouvernemental top secret permettant d'ouvrir une «fenêtre sur le temps», et ainsi de retrouver les preuves nécessaires à l'arrestation d'importants criminels. Cette fenêtre permet d'observer des évènements dans le passé s'étant déroulés quatre jours, six heures et quelques minutes auparavant... pas une de plus, pas une de moins. Durant son investigation, Doug va découvrir que ce que la plupart des gens pensent n'être qu'un effet de leur mémoire est en fait un don bien plus précieux, une force qui le mènera vers une course contre la montre pour sauver des centaines d'innocents.

Chuck Noland, gestionnaire au service d’un transporteur international, ne vit que par son travail. Il sillonne le monde pour améliorer les performances de son entreprise et la productivité de ses équipes. Il ne voit sa compagne Kelly que quelques jours par an. Lors de l’un de ses déplacements, Chuck est victime d’un accident d'avion qui coule en plein Pacifique. Agrippé à un radeau de sauvetage, Chuck s’échoue sur un îlot désert. Seul au monde, privé de tous ses repères habituels, le naufragé doit apprendre les gestes élémentaires pour sa survie.