Quando se conhecem, Henry (Theo James) tem 28 anos e Clare (Rose Leslie), vinte. Ele é um moderno bibliotecário; ela, uma linda estudante de arte. Os dois se apaixonam, se casam e passam a perseguir os objetivos comuns à maioria dos casais: filhos, bons amigos, um trabalho gratificante. Mas o seu casamento nunca poderá ser normal. Henry sofre de um distúrbio genético raro e de tempos em tempos, seu relógio biológico dá uma guinada para frente ou para trás, e ele então é capaz de viajar no tempo, levado a momentos emocionalmente importantes de sua vida, no passado ou no futuro. Os deslocamentos são imprevisíveis e Henry é incapaz de controlá-los. A cada viagem, ele tem uma idade diferente e precisa se readaptar mais uma vez à própria vida. E Clare, para quem o tempo passa normalmente, tem de aprender a conviver com a ausência de Henry e com o caráter inusitado de sua relação.