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Sam Tyler y Maya Daniels son dos detectives de Nueva York encargados de capturar al asesino múltiple Colin Raimes. Con la huida de éste, Maya decide seguirle los pasos y desaparece misteriosamente. Sam, desesperado por encontrar a la chica, va en su búsqueda pero, de repente, es atropellado por un coche. Al despertar, el detective descubre que acaba de retroceder 35 años en el tiempo: de 2008 a 1973.

Mientras intenta encontrar respuestas a sus preguntas sobre cómo y por qué ha llegado hasta 1973, Sam se sorprende investigando el extraño caso de una banda que está sembrando el pánico cometiendo asesinatos y atracos por toda la ciudad.

El teniente Gene Hunt, con la colaboración de su equipo, se encuentra inmerso en el caso del asesinato de un veterano de la guerra de Vietnam. Durante la investigación, Sam descubre varias pistas sobre su pasado que podrían responder al porqué de su viaje en el tiempo.

Sam investiga el ataque cometido por un gángster local a una mujer joven. Durante la investigación, el detective encuentra varias conexiones con los asesinatos de otras dos mujeres en los que está involucrado el mismo gángster.

Sam se encuentra con un rejuvenecido Fletcher Bellow, un oficial de policía que trabaja con él en 2008 y que Sam considera su mentor. Aunque Bellow no reconoce a Sam, ambos trabajarán conjuntamente en el caso de una chica afroamericana que ha sido lanzada al mar por un portorriqueño.

Sam Tyler y sus compañeros de la comisaría deben resolver el caso de un hombre armado que está sembrando el caos en un hospital mientras presiona a un doctor para que opere a su hermano herido.

Sam descubre que su padre pudo haber estado involucrado en el secuestro del niño de una de las familias más importantes de la ciudad en 1973, lo que podría explicar la huida de su progenitor ese mismo año. De pronto, Sam empieza a recordar hechos aislados de su infancia y a vincular su viaje al pasado con los hechos que destrozaron la vida de su padre.

El teniente Hunt y su equipo de detectives compiten con el teniente Nuncio y su grupo para resolver el caso de un robo en un banco de la ciudad. Los principales sospechosos son una banda de mafiosos rusos.

Una misteriosa llamada de teléfono lleva a Sam a descubrir el cuerpo decapitado de una persona. Al mismo tiempo una cabeza es recibida en la comisaría, lo que le lleva a descubrir una serie de espantosos hechos que involucran al hermano del detective Carling.

Cuando la estrella de rock Sebastian Grace recibe una amenaza de muerte, Chris y Sam conocen a una de sus groupies llamada "Rocket Girl". Las cosas se vuelven extrañas cuando Chris encuentra a Sebastian y a "Rocket girl" esperando a los OVNIs en una zona pantanosa de New Jersey conocida como Meadowlands.

Bobby Prince, concejal del ayuntamiento de Nueva York, le confía a Sam un secreto después de haber sido sorprendido con una prostituta durante una redada en un motel. El secreto provoca en Sam muchas preguntas que tendrá que descubrir.

El equipo de detectives del teniente Hunt investiga el asesinato del famoso periodista Joey Conway. Sam está convencido de que el asesino es el mismo criminal de un caso que él había investigado en 2008.

El teniente Hunt y su equipo tienen que investigar la muerte del líder de la "Weather Underground", un grupo de la izquierda radical que siembra el pánico en el país con sus continuas amenazas de bomba.

Sam, Annie y Ray investigan el caso del asesinato de una azatafa de vuelo en extrañas circunstancias. Como parte de la investigación, Sam y Annie tienen que asistir a una fiesta de tono libertino como pareja.

Sam se infiltra en una banda muy peligrosa para investigar el secuestro de los pasajeros de un camión. Poco a poco, los miembros de la banda empiezan a desconfiar y Sam empieza a correr grave peligro.

Ray y Chris son atacados por el líder de la banda de los secuestradores en la que se infiltró Sam. Cuando un miembro de la banda es encontrado muerto todo apunta a que Sam ha sido el que le ha matado.

Cuando Sam recibe una llamada telefónica que le propone realizar tres encargos para poder volver a su vida normal en 2008, el detective deberá decidir si es mejor permanecer en 1973 o regresar a casa.