В центре сюжета сериала "Квантовый скачок" - доктор Сэм Беккет, ученый, разработавший теорию о путешествиях во времени в рамках собственной жизни. В 1995 году он возглавляет секретный проект с таким же названием, который базируется в пустыне Нью-Мехико. Столкнувшись с угрозой потерять финансирование, Беккет решается на эксперимент и активирует квантовый ускоритель.
В результате эксперимента Сэм исчезает, оказавшись застрявшим в прошлом. Он начинает переживать чужие жизни, вселяясь в тела разных людей. Его цель - исправить ошибки, совершенные этими людьми, и тем самым изменить ход истории. Единственной связью Сэма с настоящим является его друг и коллега по проекту, адмирал Альберт Калавичи, который появляется перед Беккетом в виде голограммы.
Голограмма Эл видима только для Сэма, а также для животных, маленьких детей и психически нестабильных людей. Эта связь позволяет доктору получать информацию о времени, в котором он оказался, и помогает ему в его миссиях. Каждый новый "скачок" приводит Беккета в новую жизнь, где он сталкивается с различными проблемами и пытается их решить.
Сериал исследует темы моральной ответственности, жертвы ради большего блага и поиска смысла в жизни. Сэм Беккет становится свидетелем множества исторических событий и личных драм, каждая из которых заставляет его переосмысливать свои убеждения и ценности. Его путешествия во времени наполнены приключениями, драматизмом и элементами детектива, а также боевика.
В основе сюжета лежит физическое явление квантового скачка, которое в реальной жизни связано с мгновенными переходами между энергетическими уровнями в атомах или молекулах. Однако в сериале это понятие используется как метафора для описания путешествий во времени и внутренних изменений главного героя.
