Der brillante Wissenschaftler Dr. Sam Beckett (Scott Bakula), ausgestattet mit sechs Doktortiteln, springt nach einem fehlgeschlagenen Zeitreise-Experiment unkontrolliert durch die Zeit. Dabei landet er im Körper wildfremder Menschen und muss deren Leben weiterführen. Sein Partner im „Quantum Leap“-Projekt, der Beobachter Al (Dean Stockwell), erscheint ihm als Hologramm, das nur Sam sehen und hören kann. Al, ein exzentrischer Quantenphysiker, ehemaliger Astronaut, Ex-Boxchampion und Frauenheld, unterstützt Sam dabei, sich in den verschiedenen Epochen und Persönlichkeiten zurechtzufinden. Das erweist sich als ebenso herausfordernd wie amüsant und führt zu dramatischen Situationen, während der verwirrte Held tapfer versucht, jedes Leben zu meistern, ohne über die Fähigkeiten oder das Wissen der jeweiligen Person zu verfügen. „Quantum Leap“ ist das Versprechen einer zweiten Chance. Mit jedem Sprung erhält Sam die Möglichkeit, Dinge zum Besseren zu wenden – das Leben der Menschen, in die er schlüpft, zu verbessern und letztendlich hoffentlich die Welt zu einem besseren Ort zu machen.