Alors qu'il enquête sur l'explosion d'une bombe sur un ferry à la Nouvelle Orléans, l'agent Doug Carlin se voit enrôlé au sein d'une nouvelle cellule du FBI ayant accès à un appareil gouvernemental top secret permettant d'ouvrir une "fenêtre sur le temps", et ainsi de retrouver les preuves nécessaires à l'arrestation d'importants criminels. Cette fenêtre permet d'observer des évènements dans le passé s'étant déroulés quatre jours, six heures et quelques minutes auparavant... pas une de plus, pas une de moins.Durant son investigation, Doug va découvrir que ce que la plupart des gens pensent n'être qu'un effet de leur mémoire est en fait un don bien plus précieux, une force qui le mènera vers une course contre la montre pour sauver des centaines d'innocents.

Militant contre la peine capitale au Texas, le docteur David Gale, un professeur d'université, se retrouve à tort condamné à mort pour le viol et le meurtre de l'activiste Constance Harraway. Dans sa cellule, il reçoit Elizabeth Bloom, une journaliste qui mettra tout en œuvre pour prouver son innocence. Mais y parviendra-t-elle ?