2166年在伦敦发生第二次闪电战。在萨维奇杀死一对无辜母子后，时空猎人里普·亨特便请求时间委员会准许他集结一支兼具过往英雄和反派的队伍，赶在萨维奇毁掉未来前阻止他。之后他们回到了2016年，里普·亨特组建了队伍，但队员们并非对任务有多大兴趣。而亨特说服他们的借口，则是他们在未来都会成为一段传奇。

1975年，里普的团队相信萨维奇会把手头上的核弹头卖掉，决定潜入一场武器拍卖会。萨维奇认出了他们，对他们下了必杀令。里普的团队成功逃脱，但却留下了雷战衣上的零件。由于很生气雷粗心大意的举动，里普指出雷战衣的科技会被用来制造超级武器，直接导致中城在2016年被摧毁。里普的团队决定兵分两路，斯泰因教授、杰克斯和莎拉负责夺回雷战衣的零件，而雷、莱昂纳多和米克负责去找出在第一世被用来杀害肯德拉和卡特的匕首。

抵达了1975年的德国莱比锡，汪达尔·萨维奇目前的所在地。卡特死了，他的女友肯德拉出现了并发症并且状况一直在恶化，医疗仓给她注射了镇定剂。队伍要想办法打败萨维奇，但他们的小型远征逃生舰遭到了破坏。即使杀不死萨维奇，但可以拖慢萨维奇的脚步。吉迪恩告诉他们萨维奇很可能把钱存在布伦伯格集团。

里普的团队来到1986年的华盛顿特区寻找一份能帮助他们找到萨维奇的档案。里普的团队潜入五角大楼盗取了一份与苏联科学家瓦伦蒂娜·沃斯托克有关的档案。这时，克罗诺斯前来追捕里普的团队，里普被迫借助苏联战斗机对抗克罗诺斯。雷和史纳特负责与沃斯托克接触，而里普发现在莫斯科外发现时间异常。

萨维奇在斯泰因面前对雷和米克用刑，逼他供出火风暴的方程式。获取方程式时，瓦伦蒂娜发现斯泰因就是火风暴。里普的团队抵达古拉格营地时，瓦伦蒂娜正准备吸取热核反应堆的能力。史纳特成功救出米克和雷，但瓦伦蒂娜已和斯泰因合体成为苏联火风暴。杰佛逊进入斯泰因的意识，将他和瓦伦蒂娜分离。失去斯泰因和量子连接器，瓦伦蒂娜无法控制体内的核反应，最终自毁。里普的团队进入时间流时，被克罗诺斯袭击，他们迫降在2046年的星城。在这里，他们遇到了一个穿着绿色连帽衫的弓箭手。

原来穿着绿色连帽衫的弓箭手不是奥利弗·奎恩，他还攻击了里普的团队。里普的团队撤回到乘波号上维修飞船，以便离开2046年。里普、莎拉、史纳特和米克前往斯莫克科技寻找维修飞船不可或缺的一个零件。里普的团队赶上了市里一个黑帮和绿箭侠的交战。莎拉跟着这个治安维持者，结果发现他是约翰·狄戈尔的儿子，小名叫康纳·霍克。康纳相信奥利弗在斯莱德·威尔逊的儿子格兰特·威尔逊在十五年前带着一直军队来占领星城时已经逝去。里普和莎拉前往绿箭侠以前的藏身处，找到了奥利弗。奥利弗还活着，但失去了一只手臂。

由于里普已经无法掌握汪达尔·萨维奇的行踪了，他必须给吉迪恩进行软件升级。这时，里普的团队收到了来自另一艘时间飞船冥河号的求救信号。里普决定盗取这艘飞船的软件。里普、斯泰因博士、杰佛逊和米克登上冥河号。除了斯泰因，其他人都被想要盗取乘波号的时间海盗捉走了。时间海盗意图登上乘波号，却被里普启动了保护协议。因此，时间海盗对乘波号开火，造成船体损坏。莎拉和史纳特正在努力维修船体时，却被困在机房里，空气越来越稀薄。斯泰因试图救出被时间海盗囚禁的队友，雷则飞到太空从外部维修乘波号的船体，差点死掉。这时，米克出卖队友，把时间海盗带到乘波号上。里普和其他队友成功夺回冥河号，莎拉和史纳特则成功阻止米克和时间海盗占领乘波号。冥河号的船长为了报答里普，给吉迪恩提供了软件升级，并给萨维奇的行踪提供线索。史纳特向队友

里普的团队前往1958年的俄勒冈州调查可能与萨维奇有关的连环凶杀案。通过潜入一家精神病院，莎拉发现萨维奇是那家医院的医生，名叫柯蒂斯·诺克斯。雷和肯德拉假扮成一对已婚夫妇，以便在邻里调查，结果发现萨维奇是自己的邻居。杰佛逊被萨维奇用第N金属陨石造出的怪物袭击。肯德拉和卡特曾经被类似的陨石赋予能量。杰佛逊在带一名伤者前往飞船时，被当地警察拦下来，并交给萨维奇。里普的团队前往病院与萨维奇交手，而萨维奇则给杰佛逊注射了第N金属，把他变成怪物。肯德拉与萨维奇正面交战，差点命丧，还好雷救了她。其他的队员则把杰佛逊救走。回到飞船后，斯泰因博士和吉迪恩一同研发出治愈杰佛逊和其他受害者的血清。克罗诺斯袭击乘波号，迫使飞船紧急撤离，把雷、莎拉和肯德拉留在1958年。

克罗诺斯使乘波号严重损坏，并带史纳特一起回去时间流。里普被迫重置吉迪恩，造成乘波号被困于时间流。两年过去了，雷和肯德拉一起生活，莎拉则重新加入刺客联盟。里普和团队来到1960年接走雷和肯德拉。全队前往南达尔巴特寻找莎拉，但莎拉已完全臣服于拉斯·厄尔·高福。莎拉把团队当闯入者拿下，并交给拉斯·厄尔·高福处决。里普提出比武审判，由肯德拉代表出战，而拉斯·厄尔·高福则派莎拉与之对决。克罗诺斯向史纳特揭露他就是米克·罗里。米克被史纳特遗弃后，时间之主找到他，并把他训练成赏金猎手。肯德拉成功唤醒莎拉时，克罗诺斯前来袭击。里普的团队成功打败克罗诺斯，并获知他就是米克·罗里。拉斯决定放走里普的团队。米克被关在乘波号上，队友准备改造他。

里普的团队前往2147年寻找萨维奇。他们发现萨维奇正在亲自培养一个名叫皮尔·德加顿的孩子。这个孩子长大后，会释放一种危及整个地球的病毒，助萨维奇统治世界。经过一番激烈讨论之后，里普的团队决定在皮尔犯下重大罪行之前，把他从时间线上抹去，阻止萨维奇取得霸权。由于绑架皮尔没有成功改变时间线，里普决定释放皮尔，并提醒他不要被萨维奇控制思想。不幸的事发生了，里普的团队介入皮尔的时间线后，反倒使皮尔更早犯下重大罪行。雷发现他战衣的科技被萨维奇用来造机器人军队，帮助他征服世界。而帮萨维奇造机器人军队的人是帕尔默家族的后代。跟史纳特冰释前嫌后，米克揭露时间之主已派猎人追杀整个团队，包括未能完成抓捕里普和其他队员任务的他。

里普的团队前往1871年达科他州的救赎镇以躲避猎人的追杀。里普留在飞船上计划团队接下来的动向，队员们则到镇上去逛逛。在打了一场酒吧群架后，队员们结识了乔纳·海克斯。乔纳·海克斯知道他们是时光旅行者，他曾经跟里普并肩作战过。肯德拉闪回她的其中一世，她准备探个究竟。雷和其他队友回到镇上，与死水帮对抗。肯德拉陪莎拉一同去探究她的前世，原来肯德拉在闪回中见到的老女人就是前世的自己。肯德拉的前世告诉她，卡特在那一世叫汉尼拔·霍克斯，并警告她不能爱上其他人，否则只会以悲剧收场。团队与死水帮对战，并捉住了帮主杰布，而杰克逊则被死水帮捉住。团队与死水帮准备来一场快枪对决，以救回杰克逊。里普代表团队取得胜利，但这时猎人已来到镇上。里普的团队成功打败猎人，但原来时间之主已派出漫游者杀害他们年轻的个体。

漫游者开始追杀队员们的年轻个体。吉迪恩通过时间畸变追踪漫游者，预测她的下一个目标。团队成功救出年轻的米克和莎拉后，吉迪恩就无法根据实际畸变追踪漫游者了，队员们无法知道自己什么时候会被杀害。漫游者追杀年轻的雷时，团队及时赶到并救走他。里普决定掳走其他队友的婴儿个体，以阻止漫游者对他们下手。成功救出这些个体后，里普将他们交给他的养母照顾，直到他们成功阻止漫游者。漫游者掳走杰佛逊的父亲及其他队友的亲人，威胁他们把自己年轻的个体交出来。里普提出把自己年轻的个体交出来，以换回队友们的性命，漫游者接受这笔交易。漫游者成功对抗里普团队的伏击，却没想到年轻的里普会用刀捅她，助团队成功干掉漫游者。最后，雷和肯德拉订婚了。

里普的团队前往2166年伦敦，希望在萨维奇统治世界前把他干掉。肯德拉发现萨维奇身边的女副官手上戴着她第一世的手镯。团队准备抢走手镯，以用来杀死萨维奇。随后，团队发现那个女副官原来是萨维奇的女儿。史纳特掳走她后，发现她对里普的团队了如指掌。史纳特给她看萨维奇的真面目，并说服她帮助团队。罗里把手镯熔化，放到卡特的狼牙棒上，供肯德拉用来杀死萨维奇。雷发现萨维奇的超级武器是巨型机器人。巨型机器人造成乘波号严重损坏。雷改变矮星基质的极性以提取能量对付巨型机器人，其他队友则去对付萨维奇。肯德拉在用狼牙棒杀萨维奇时，发现他已经给这一世的卡特洗脑，让他效忠于自己。为了拯救卡特的意识，肯德拉和里普把萨维奇关在乘波号上。

由于里普的团队发现巨型机器人是未来科技，揭露了萨维奇操纵时间。里普相信凭这一点，时间之主这回会认可他的任务，于是准备设定航线前往消失点。杰佛逊成功修好了时间驱动引擎，但自身却遭受了巨大的时光辐射。斯泰因教授被迫用逃生舰把垂死的杰佛逊送回2016年，以逆转他的情况。卡特被关在乘波号上，肯德拉试图帮助他找回记忆，她和雷的感情因此出现裂痕，他们只能结束感情。萨维奇不放过操纵里普的队员的任何机会，以让自己得以逃脱。萨维奇准备杀死肯德拉之时，卡特成功恢复记忆并救了她，但自己却被萨维奇捅伤了。团队抵达消失点，发现原来时间之主跟萨维奇是一伙的。时间之主决定把萨维奇送回2166年，继续执行他的计划。里普和他的团队却被时间之主关了起来。

米克取进行复原回的柯罗诺斯，而肯德拉与西徐亚人被移交给野人，他返回到2166，谁逃避追捕，制定计划拯救队与基甸的帮助。德鲁斯解释抓取的时间大师帮助野人，从行星一个外星种族将会在2175攻击地球，只有野人团结世界，并阻止他们。德鲁斯也揭示了，这对名人的时间用于操纵翻录的团队中各种其他方便野人的崛起之路。

肯德拉留言提醒他们萨维奇的存在，1944的法国，但他们无法阻止他，只有西徐亚人救援，在那里他将统治一切。博士的方法进行同样的仪式在三个不同的时间内，创造一个悖论，将有利于时间的破坏。他还得出结论，来自所有三个流星的辐射会使凡人野蛮，所以任何人都可以杀死他。所有人一起杀死萨维奇。