A pillangó-effektus elmélet szerint, ha egy pillangó megrebbenti a szárnyát Pekingben, az akár tornádót is gerjeszthet Amerikában. Világunkban minden mindennel összefügg, minden cselekedetünk alapjában változtathatja meg a jövőt. Még elképzelni is rémes, hogy mi lenne, ha valaki képes lenne a múltunkat megváltoztatni - ez kiszámíthatatlan következménnyel járna jelenünkre nézve. Evan Treborn gyerekkorában számtalanszor elvesztette az öntudatát, élete egyes szakaszai sötét foltok csupán az emlékezetében. Amikor tudatánál volt, naplót vezetett és most, hogy felnőttként megpróbál visszaemlékezni a múltra, a naplója segít neki ebben. Miközben Evan lassan feltérképezi saját múltját, rájön, hogy egy különös adottság birtokában van: képes az időutazásra! Így visszatér a múltba, hogy helyrehozzon néhány baklövést, amelyek zsákutcába juttatták szeretett barátait. Ám amikor visszatér a jelenbe, rájön, hogy a múlt apró változásai nem javítottak a helyzeten, hanem még nagyobb problémákat okoztak a jelenben.

Egy szép vasárnap délelőtt, egy gyönyörű tó partjánál Nick Larson és két legjobb barátja, Trevor és Amanda, Nick barátnőjének, Julie-nak a huszonnegyedik születésnapját ünneplik. Nicknek azonban egy kollégája hirtelen hívására el kell mennie hivatalos ügyben. Autóval indulnak el, de útközben baleset éri őket, amit csak Nick él túl.
Egy évvel később Nick rájön, hogy képes visszautazni az időben, és megpróbálja rendbe hozni a múltat. Megpróbálja megmenteni szerelmének az életét, de közben nem csak azokat a részleteket változtatja meg, amelyeket szeretne, hanem szándéka ellenére az egész további élete gyökeresen átalakul egészen a jelenig. Eleinte minden remekül alakul, azonban a későbbi változások mindig nagyobbak lesznek, mint amilyenekre Nick számított, és ez megdöbbentő következményekkel jár a jövőre nézve.

Sam Reide-nek (Chris Carmack) van egy különleges képessége, amelynek révén vissza tud menni az időben. Testvére, Jenna (Rachel Miner) közreműködésével így hatékonyan tud segíteni a rendőrségnek megoldatlan bűnügyek felderítésében. Egy nap azonban felbukkan Sam meggyilkolt barátnőjének a húga, és azt állítja, hogy a férfi, akit a gyilkossággal vádolnak, valójában ártatlan, majd megkéri Sam-et, hogy próbálja megtalálni az igazi gyilkost. Sam azonban hatalmas kockázatot vállal ezzel, hiszen még a legapróbb beavatkozás is a saját múltjába végzetes hatással lehet jövőjére...
A nagy sikerű Pillangó-hatás harmadik részében csak a szereplők változtak, izgalmakból és megdöbbentő fordulatokból viszont most sem lett kevesebb!