维多利亚时代晚期的伦敦，1900年1月5日晚，菲利普·希利尔博士 （塞巴斯蒂安·卡伯特饰）、Anthony Bridewell （Tom Helmore饰）、Walter Kemp （Whit Bissell饰）与姗姗来迟的大卫·菲尔比 （艾伦·扬饰）在乔治家等待其回来。当时钟敲响20点时，管家Watchett太太 （Doris Lloyd饰）送来一张主人留下的纸条，如果他未按时回来，在座各位可准时开始晚餐。而此时，乔治 （罗德·泰勒饰）却衣衫褴褛地出现在房间门口，休息冷静下来后，他开始讲述自己的经历。1899年12月31日，乔治将朋友们招待进自己的房子，向他们讨论关于第四维度的理论，并介绍自己花费两年的成果——一个时光机模型。乔治将菲利普·希利尔博士的雪茄放在模型上，并启动了装置，很快，雪茄连同模型消失不见了，众人却认为这只是个戏法而已，大卫·菲尔比也劝乔治尽管时间旅行可实现，也尽快毁掉那个装置，但乔治拒绝了。待朋友走后，乔治乘坐上时光机开始向未来前进，昼夜四季快速更替，他经历了一战、二战和原子卫星投放蘑菇云炸弹，并见到了青年与老年时期的詹姆斯·菲尔比 （大卫·菲尔比之子，艾伦·扬饰）。回到机器中后他加快了时间旅行速度，周围的景象在迅速变化，很快便来到80,2701年10月12日。他的身后是一座狮身人面像，没有敲开铁门后他将机器的操纵杆拆下，穿过小树林来到一个圆形建筑，建筑中空无一人，他便来到河边，发现了一群人，并救了一个溺水女孩薇娜 （伊薇特·米米亚克斯饰）。之后他通过接触，了解到他们叫Eloi，他们没有政府，问到书籍，乔治发现他们根本没有书籍，书架上是书已经老化破碎，对此他大发雷霆，打算回到自己的时代，但却发现机器不知道被谁拖进了狮身人面像中。在薇娜的带领下，乔治找到了她口中所说的铁环，了解到此时人类已经分成了Eloi与Morlock两个种族。突然，一种奇怪的号角声响起，薇娜等其他Eloi不受控制地向狮身人面像里走去，乔治前去追赶，却因为号角声结束被阻挡在铁门外。他向身边一个Eloi询问，得到的回答却令他失望，于是他决定自己只身营救薇娜。下到地下后，他发现Morlock其实是食人族，并且他们怕火光。乔治找到了进入地下的那群Eloi救下了薇娜，并且他与Morlock进行搏斗以保护Eloi，点燃一个火把烧毁地底世界，打败Morlock带领Eloi逃了出去。在之后薇娜与乔治的交谈中，她明白了女性时尚，并表示想去到他的时代看一下。这时，一群Eloi经过告诉乔治铁门打开了，乔治登上时光机并招呼薇娜过去，但铁门却突然关上。乔治利用时间机器摆脱Morlock后发现自己不小心又向未来了，便开始倒退回到了1900年1月5日20点，准时回到晚餐时间，向朋友讲述了自己在未来的经历。在座除了大卫·菲尔比外，其他人都认为乔治的经历荒诞至极，乔治却拿出一朵80万年后的花送给菲尔比作为证据。众人离开后，Filby放心不下乔治而回到房子内，却听到机器开始运转的声音，当他与Watchett太太闯进实验室时，时间旅行者已经离开，他看到地面上的拖痕，明白了乔治的经历，下楼后两人意识到他带走了三本书。