遺伝子に異変をきたしているヘンリー（エリック・バナ）は、時空を旅する“タイムトラベラー”の運命を背負っていた。彼はある時間軸にとどまることなく、過去、現在、未来を瞬間移動してしまう。いつ、どの時代のどこに飛ぶのかを、自分で選ぶことはできない。ヘンリーはその秘密を抱え、常に孤独な人生を送っていた。ある日ヘンリーは、過去の世界で1人の少女と出会う。その少女・クレアは、物心ついたときからヘンリーに想いを寄せるようになる。そして心の美しい女性に成長したクレア（レイチェル・マクアダムス）はヘンリーと愛し合い、2人は結ばれると信じていた。しかし2人の前に、宿命が立ちはだかる。ヘンリーは何の前触れもなく彼女のもとから引き離され、再び会えるのかもわからなくなる。それでもクレアは、愛する人とともに生きようとする。