Les Shannon, une famille ordinaire vivant en 2149 alors que la Terre se meurt, est envoyée dans le passé, 85 millions d'années plus tôt à l’ère préhistorique. Ils rejoignent "Terra Nova", une organisation humaine à qui des scientifiques offrent une seconde chance pour reconstruire une civilisation.
Neo apprend à mieux contrôler ses dons naturels, alors même que Sion s'apprête à tomber sous l'assaut de l'Armée des Machines. 250 000 Sentinelles s'apprêtent à envahir la dernière enclave humaine de la Terre. Tous les espoirs se reportent sur Neo...
La quête de liberté des rebelles culmine en une bataille finale explosive. Tandis que l'armée des Machines sème la désolation sur Zion, ses citoyens organisent une défense acharnée. Mais pourront-ils retenir les nuées implacables des Sentinelles ?