Van uitvoerend producenten Steven Spielberg, Peter Chernin, René Echevarria en Brannon Braga komt een episch familieavontuur dat al 85 miljoen jaar in de maak was. De serie draait om de familie Shannon, die met de tiende pelgrimage van kolonisten meegaat naar Terra Nova, de eerste kolonie die is ontstaan in dit mooie, maar verboden land. 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. Ook al heeft de familie een plekje in de pelgrimage door Elisabeths medische opleiding, een geheim rond hun vijfjarige dochter Zoe brengt hun plekje in deze utopie in gevaar. Na Shannons aankomst worden ze voorgesteld aan commandant Nathaniel Taylor, de charismatische en heldhaftige eerste pionier en 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.
