New York, 1895. Le docteur Alexander Hartdegen, professeur de mathématiques et de mécanique à l'Université de Columbia, adore tout ce qui se rattache aux machines. Sa curiosité pour la chose le transporte au plus haut point et l'amène parfois à enseigner à sa classe des théories de son cru sur les possibilités infinies qu'elles offrent. Mais, comme le lui rappelle Dean Fulton, l'université n'est pas un lieu de fantaisie. Heureusement pour lui, une autre passion accapare ses pensées : l'amour de sa vie, qu'il vient de demander en mariage. À son plus grand bonheur, elle a accepté... pour être assassinée le soir même dans un parc mal éclairé. Si seulement il pouvait inventer une machine à remonter le temps...

Alexander travaille alors jour et nuit à la conception d'une telle machine et réussit! Le temps n'est plus une dimension insaisissable, il peut maintenant être contrôlé! Alexander s'empresse alors de retourner dans le temps pour sauver sa fiancée... simplement pour découvrir qu'on ne peut changer comme on le désire le destin. Détruit par cet échec et la pensée qu'il ne reverra plus jamais celle qu'il aime, Alexander fait un saut dans le futur. Il s'arrête en 2005. Mal lui en pris, car sa tendre ville de New York n'est plus du tout la même. En lisant les journaux, il apprend que des transformations sont opérées sur la Lune afin de la rendre habitable. Curieux du succès de l'opération, il fait un second saut dans le futur, de deux ans cette fois. L'échec est cuisant : les transformations ont fait éclater une partie de l'astre, qui menace maintenant d'anéantir New York et toute vie dans cette région de la Terre. Alexander n'a pas vraiment le goût d'assister au désastre.

C'est l'an 802 701. La race humaine telle qu'il la connaît existe maintenant sous le nom d'Eloi. Étrangement, les humains de cette race sont tous âgés de moins de 30 ans et parlent encore le français. Ils vivent comme s'ils étaient dans un paradis terrestre, alors qu'il n'en est rien. La nuit, lorsque le Soleil vient à se coucher, les Morlocks sortent des confins de la terre. Ces monstres souterrains, montés sur d'ignobles créatures à quatre pattes, viennent capturer des Eloi. Et ceux-ci trouvent cette barbarie tout à fait normale! Alexander est loin d'être de cet avis! D'autant plus qu'ils viennent de capturer Mara, une Eloi qui l'a accueilli chez elle et qui lui a expliqué leur mode de vie. Avec l'aide de Karen, le fils de Mara, Alexander fait la promesse de la sauver et de mettre un terme à cette situation.