L'histoire principale se déroule en 2401, mais les niveaux du jeu se passent à diverses époques. Les TimeSplitters menacent de détruire l'humanité à l'aide de cristaux temporels et le sergent Cortez et son amie la caporale Hart sont envoyés les récupérer pour empêcher les TimeSplitters d'accomplir leur plan. Lors de leur arrivée sur la station spatiale, où les TimeSplitters ont rassemblé les cristaux temporels, le sergent Cortez et la caporale Hart constatent qu'il est trop tard : en les voyant, les TimeSplitters ont sauté dans le temps grâce aux cristaux temporels.

C'est au sergent Cortez d'aller les récupérer en sautant lui aussi dans le tunnel temporel pour aller les récupérer, un par un, dans différents époques et contextes.Les armes et les personnages sont très différents d'un niveau à l'autre. Toutes les armes et presque tous les personnages du mode Histoire sont utilisables dans les autres modes du jeu.