1. 杰克·埃平是一个普通英语老师，过着郁郁不得志的生活。直到好友埃尔·坦普尔顿偷偷告诉他：自己的餐馆橱柜是一个秘密时间传送门，能把他送回1960年10月21日，遇到带着黄色草帽的人。埃尔让杰克回到过去阻止前总统肯尼迪遇刺事件，以“创造一个更好的世界”。埃尔向杰克解释了时间旅行的规则：无论时间旅行者在传送门中待多少年，现实世界只会过去两分钟。如果时间旅行者再次返回1960年，历史的改变将被重置。时间本身并不希望被改变，因此它会给时间旅行者制造巨大的障碍。最重要的是，时间旅行者不能和任何过去的人物产生关联。在几番犹豫后，杰克接受了这项任务。他回到1960年换上了时兴的造型，还给自己起了一个假名字：“杰克·安博森”。但是他很快发现，改变历史远比他想象的要危险，他想要放弃这个任务。

2. 杰克感到拯救肯尼迪的任务艰巨而凶险，但他想到另一件事自己也许可以改变：拯救他朋友哈里·邓宁。哈里曾经给他讲述过自己的父亲弗兰克·邓宁在万圣夜当晚杀害母亲桃瑞丝·邓宁的故事，杰克据此来到了肯塔基州的一座小镇，住进基督教徒埃莲娜的出租屋，和患有战后应激障碍的老兵成为室友。他原本计划自称作家去采访在屠宰场工作的弗兰克，希望通过自己的劝说感化弗兰克，却发现他是有严重暴力倾向的反社会人格。于是杰克改变策略，假扮工作人员告诉桃瑞丝她中了大奖，可以去莱克星顿旅游，希望以此支开桃瑞丝和孩子们。然而弗兰克发现了杰克送给桃瑞丝的奖品后认为二人有奸情，不仅威胁杰克，还再次家暴了桃瑞丝。杰克意识到只有杀掉弗兰克才可以阻止悲剧的发生，他赶在万圣夜的晚上八点来到邓宁家，扼死了酒后发狂的弗兰克，可杀人的行为却让他陷入了自我挣扎中。

3. 同样想找弗兰克报仇的比尔·特科特目睹了一切，还发现了杰克身上属于未来的报纸，无奈之下杰克向他坦白了自己的身份，二人决定联手拯救肯尼迪。再次来到达拉斯，比尔想要感受大城市的繁华，两人来到夜总会享乐，遇到了未来的关键人物之一杰克·鲁比。随后杰克在靠近达拉斯的小镇找到一份高中老师的工作，开始了他的双重生活。在学校，作为现代人的他对待黑人同事平等友好，还与学校的图书管理员莎蒂·邓希尔擦出了爱情火花。同时，为了调查肯尼迪被刺真相，杰克与比尔在史学家公认的凶手李·哈维·奥斯瓦尔德的公寓安装了监听设备。监听的内容大多日常而琐碎，直到可能是刺杀指使者的乔治·德·莫伦斯乔特来拜访奥斯瓦尔德。由于两人用俄语对话，听不懂的杰克跑回学校寻找词典，当他再回家时，却发现比尔被和他们有矛盾的邻居打昏，磁带也被损毁，这是时间对于想要改变历史的阻挠。真正的历史却未停下脚步，奥斯瓦尔德和反共军官埃德温·沃克发生了正面冲突。

4. 一切看似顺利地进行中：比尔在监视中对奥斯瓦尔德的妻子玛丽娜心生好感，杰克也和莎蒂感情升温；搭档二人监听到了乔治要将奥斯瓦尔德引荐给高层的关键线索。但随着任务推进，所遇到的困难也越来越多，时间就是最大的反派。先是杰克的黑人同事米米小姐发现了他的档案有问题，杰克只能用自己处于证人保护中需要隐姓埋名来搪塞。杰克与比尔的跟踪任务被搜查行动破坏，没能获得任何情报。在杰克和莎蒂确认感情后，收到了来自莎蒂前夫克莱顿的威胁，莎蒂给杰克讲述了自己不堪回首的婚姻。杰克在监视奥斯瓦尔德时发现了跟来的克莱顿，二人发生口角。另一边比尔发现了奥斯瓦尔德的家暴行为，对玛丽娜十分怜惜，这使得他与杰克的搭档关系面临挑战。纸包不住火，莎蒂来到杰克家，却意外发现了监听设备，让她对杰克的身份也产生怀疑。

5. 杰克竭力维系“教师+时间旅行者”的双重身份，但他身边的一切都开始分崩离析。莎蒂不再相信他的满口谎言，校长误会他有品德问题将他辞退。杰克只好放下感情生活，专注于调查即将刺杀沃克将军的凶手是谁，这直接决定了奥斯瓦尔德是否是刺杀肯尼迪的凶手。杰克做足一切准备以避免时间对自己的阻挠，但却收到了克莱顿绑架莎蒂的消息。不忍心放弃莎蒂的杰克，拜托比尔独自完成调查凶手是否是奥斯瓦尔德的任务。克莱顿重伤了莎蒂，持枪威胁杰克服毒，在混乱的搏斗中莎蒂开枪杀死了克莱顿。警方随即赶到，莎蒂被送往医院救治，原本开除了杰克的校长出门担保杰克，让他得以去医院陪伴莎蒂。一同经历了生死关头后，杰克向莎蒂坦白了自己来自未来。另一边比尔来到沃克将军的宅邸外蹲守奥斯瓦尔德，时间的阻挠再次到来，让比尔看到了自己死去的姐姐的幻影，错失了发现真凶的时机，任务最终失败。

6. FBI探员霍斯蒂不断找上奥斯瓦尔德，在监视着他和家人的一举一动。杰克又监听到奥斯瓦尔德告诉乔治自己并没有刺杀沃克，局势愈发扑朔迷离，黄色草帽神秘人再次出现。搭档比尔似乎忘记了两人的约定，插足进了奥斯瓦尔德的生活之中。杰克感到比尔已经脱离掌控，甚至可能是参与刺杀的第二个枪手。于是他将比尔骗到医院，试图揭穿杰克身份的比尔却被当作神经病患者关进病房。接下来杰克又大胆跟踪杰克·鲁比，威胁他道出真相，然而他似乎对刺杀总统一事完全不知情。经历了背叛和迷茫，杰克在与莎蒂的通话中又找回温暖，想到米米小姐临终前对他的劝告，他向莎蒂求婚，承诺会将她带回未来。但危险即刻又来临了，为了筹集莎蒂的手术费，杰克在赌场赢了很多钱，由此引来了庄家的报复，在小巷中将他重伤。严重的颅脑损伤让杰克连莎蒂都辨别不出来，而留给他的时间只剩一个月。

7. 重伤让杰克出现了自己在现代的幻觉以及记忆障碍，他想不起来自己认为的真凶是谁。奥斯瓦尔德来到FBI要求与霍斯蒂探员面谈，却遭到了拒绝和冷待，他留下一封写明自己刺杀行动的信，然而这封信却没有被看到。杰克突然想起了还被关在精神病院的比尔，然而由于他昏迷时间过长联系不上，医院将比尔转入了手法残忍的疯人院。被电击折磨的比尔已经神智不清，选择了跳窗自杀，线索再一次断裂。刺杀日的时间逼近，杰克在莎蒂的鼓励下逐渐恢复，想起了奥斯瓦尔德，但却错失了结此事的机会，只能连夜来到肯尼迪要经过的广场蹲守。时间的反抗再次降临，副驾驶的莎蒂突然变成了黄色草帽神秘人，给杰克讲述了他为了拯救女儿不断穿越但却无法阻止历史的故事，然而没能扭转杰克的意如磐石。距离刺杀只有几个小时，奥斯瓦尔德已经拿着准备的枪支，来到了射杀肯尼迪的图书大楼。

8. 时间紧迫，情急之下，杰克和莎蒂开始向图书楼疾驰，但时间的枷锁也开始发威。先是遇上严重的堵车，二人只能下车奔跑，而后又几度遭遇车祸，好在二人都化险为夷。更惊奇地是，两人后来又在人群看到已经死亡的弗兰克和克莱顿，还好他们意志坚定，坚定信心，最终成功抵达图书大楼。但等他们来到顶层时，奥斯瓦尔德已经开出第一枪，千钧一发之际杰克出声阻止了第二枪，使肯尼迪避开了刺杀，任务完成。愤怒的奥斯瓦尔德将枪口转向杰克，激烈地扭打后，杰克开枪击中奥斯瓦尔德的心脏，可莎蒂也在混乱中中弹，失血而亡。政府本意图让处于案发现场的杰克认下刺杀总统的罪行，但肯尼迪却亲自打来电话致谢，感谢杰克不顾安危地救下了自己，于是迫于压力，杰克终于被释放。

9. 虽然杰克暂时免于罪行，但是心如死灰的他却只想迅速回到现代，回归到正常的生活很中。然而，待他真正到达时，却发现这里只有爆炸的残骸，人们生活在水深火热之中。而后，他偶遇了哈里，哈里也告诉他：世界并没有因为他做的事情变得美好。不能接受这个结局的杰克决定再次冒险回到1960年重置一切。而这一次，他终于忍住了巨大的悲痛，决定选择不去插手莎蒂的人生，只做她生命中偶然遇见的路人。一切似乎慢慢走向正轨，杰克还是那样一个普通的英语老师，直到有一天，他在网上看到莎蒂获奖。年迈的莎蒂致辞后，舞会上突然放起她年轻时的舞曲，一个年轻男子请求与她共舞。看着男子深邃而饱含热泪的双眼，莎蒂感到自己一定认识这个人，也许是这个人真的来自某个平行的世界吧。