Un grupo de científicos avalados por el gobierno crean una máquina del tiempo que está ubicada dentro de una montaña. La máquina es una especie de inductor de espiral gigante que ocupa toda una sala resguardada por la policía militar.
En la ficción de El túnel del tiempo, la máquina está localizada en un lugar subterráneo de Arizona y se trata de un proyecto secreto del gobierno.
Dos científicos, el Dr. Tony Newman (James Darren) y el Dr. Douglas Phillips (Robert Colbert), viajan por distintas épocas de la humanidad a consecuencia de un fallo en la máquina, fallo que impide traerlos al presente, mientras son vigilados por un grupo de científicos en la sala de mandos de la máquina del tiempo, los cuales por medio de una gran pantalla de rayos catódicos pueden ver lo que sucede con los viajeros del tiempo. Los científicos en la sala de mandos intentan ayudarles en las situaciones de peligro en la que se encuentren. En muchos casos, en momentos cruciales consiguen trasladarlos a otra época (lo que da comienzo a una nueva aventura), aunque no pueden controlar cuál será.
Ambos científicos son jóvenes, el más impetuoso hará lo posible por demostrar que la invención funciona y el otro por rescatar al compañero en los entuertos en que se mete. Los científicos no pueden cambiar el curso de la historia en la época a la que lleguen pues podría producir graves interferencias espacio-tiempo que impediría su retorno. Este dogma, por supuesto es difícil de cumplir, sobre todo cuando el curso de la historia desemboca en una tragedia.
