Het is bijna 30 jaar geleden dat Dr. Sam Beckett in de Quantum Leap-versneller stapte en verdween. Nu is een nieuw team, onder leiding van natuurkundige Ben Song, samengesteld om het project opnieuw op te starten in de hoop de mysteries achter de machine en de man die hem heeft gemaakt te begrijpen. Alles verandert echter wanneer Ben een ongeoorloofde sprong naar het verleden maakt en het team achterlaat om het mysterie op te lossen waarom hij het deed. Aan Ben's zijde tijdens zijn sprongen staat Addison, die verschijnt in de vorm van een hologram dat alleen Ben kan zien en horen. Ze is een gedecoreerde legerveteraan die nuchtere precisie in haar werk brengt. Terwijl Ben van leven naar leven springt en probeert recht te zetten wat ooit fout is gegaan, wordt het duidelijk dat hij en het team een ​​spannende reis maken. Maar ze weten ook dat als ze het mysterie van Bens sprong willen oplossen en hem naar huis willen brengen, ze snel moeten handelen, anders zijn ze hem voor altijd kwijt.