Действие сериала «Квантовый скачок» происходит спустя три десятка лет после того, как гениальный исследователь Беккет исключительно на собственный страх и риск отправился с помощью квантового ускорителя в путешествие во времени, после чего бесследно исчез. Немного позднее команда, объединившая не менее находчивых научных работников под руководством физика Сонга, возобновляет исследовательский проект, чтобы узнать все о принципе действия работы аппаратуры и выяснить, куда мог пропасть ученый. Герои убеждены, что они смогут, приложив общие усилия, разгадать его исчезновение, а также разыскать его. Проблема состоит в том, что сам Сонг даже не догадывается, что вскоре окажется в настоящей западне.

Пытаясь разобраться в оборудовании, физик, сам того не подозревая, запускает ее пусковой алгоритм и сам бесследно пропадает, оказавшись в далеком прошлом. Пока Сонг с голографией красивой молодой девушки, которая в действительности является опытным военным, совершает путешествие во времени, его дружная команда пытается найти способ возвратить его. Ученому предстоит пройти через множество потрясений, а также встретить самых разных людей. Однако гениальный физик даже не думает сдаваться и сделает все от него возможное, чтобы вновь оказаться в настоящем.