En el año 2000, el investigador en física teórica Gabriel Whyte se despide de su esposa Marika y de su hijo de nueve años Erol cuando deja Toronto para pasar tres días en Princeton para una conferencia científica. Cuando Gabe no regresa como estaba previsto, Marika pide ayuda a su profesor universitario, el padre Sal, para localizarlo, pero Gabe parece haber desaparecido sin dejar rastro. En su autobús a la escuela, Erol encanta a su compañera Grace presentándole un coche Lego que los representa junto con el espacio reservado para un bebé.

Para el año 2012, Erol se ha convertido en un talentoso estudiante universitario en una relación romántica con Grace. Su abuelo Sal le dice a Erol que encontró la investigación de Gabe y descubrió que Gabe estaba investigando el viaje en el tiempo usando un agujero de gusano estabilizado. Sal cree que Gabe viajó hasta 1946 para reunirse con Albert Einstein. Sal pide la ayuda de Erol para recrear la ciencia y así poder evitar la desaparición de Gabe y alterar para mejor su actual línea temporal. Erol descarta la idea.

Aún incapaz de hacer frente a la desaparición de su marido, Marika se suicida con una sobredosis de medicamentos recetados tras enterarse de que su hijo no va al MIT porque tiene miedo de dejarla. Tras su muerte, Erol acepta ayudar a Sal a completar la investigación de Gabe.

Debido a que el trabajo consume todo su tiempo, Grace finalmente se entera de la intención de Erol de retroceder en el tiempo. Le preocupa que si él cambia el pasado, no terminen juntos en una línea de tiempo alterada. A medida que la discusión entre ellos se intensifica, Grace revela que está embarazada. Cuando ella amenaza con irse, Erol acepta abandonar la investigación del agujero de gusano para concentrarse en su relación con Grace y formar una familia.

Grace pierde el bebé. Convencido de que el universo lo está guiando hacia la realización de una vida idealizada en lugar de la desmoronada que tiene, Erol decide completar la investigación del viaje en el tiempo con Sal. A partir de un recorte de periódico archivado, Erol descubre una historia sobre un hombre no identificado que fue encontrado muerto a tiros en un callejón en 1946. Erol asume que fue Gabe, ya que ve el reloj de bolsillo de su padre en el suelo junto al cuerpo de la foto. Sal y Erol reconstruyen la máquina del tiempo y Erol se remonta a 1946.

Erol se enfrenta a su padre en 1946 y revela su identidad, junto con las consecuencias de la desaparición de Gabe en el año 2000. Gabe accede a volver, pero sólo después de conocer a Einstein y terminar su investigación. Para motivar a su padre a elegir la familia en lugar del trabajo, Erol se dispara repentinamente en la cabeza. Gabe regresa al año 2000 y saluda a su esposa e hijo en la puerta de su casa.