New York 1899. Alexander Hartdegen, brillant professeur à l'université Columbia, s'apprête à demander la main de la femme qu'il aime en lui offrant une bague en pierre de lune dans Central Park. Mais la demande en mariage est interrompue par un voleur qui tue la jeune femme, laquelle avait refusé de lui donner la bague. Détruit, Alexander, obstiné à vouloir changer les choses, construit pendant quatre ans, en ne sortant plus de son laboratoire, une machine à explorer le temps. Alexander revient quatre ans en arrière et retrouve sa bien-aimée, à ce moment-là toujours vivante. Il choisit cette fois-ci la ville pour lui parler. Mais la jeune femme meurt renversée par une calèche. Alexander comprend que quoi qu'il fasse, elle mourra. Il part dans le futur trouver une réponse à sa question. Il se trouve d'abord en l'an 2030, puis en 2037, année où la Lune se désagrège à la suite d'une explosion qui tourne mal. Assommé à cause des secousses il ne contrôle plus sa machine qui l'emmène dans une autre ère. Il se retrouve en l'an 802 701. Il fait alors la connaissance des Elois, une population exploitée par les Morlocks, des prédateurs contrôlés par une étrange personne. Alexander ne peut changer le passé mais il peut changer le futur. Il décide donc de détruire les Morlocks pour sauver les Elois. Sa machine détruite, il reste vivre dans ce nouveau monde en compagnie des Elois.