El afamado astrofísico Neil deGrasse Tyson nos lleva a dar una vuelta por el Sistema Solar y el Universo conocido, estableciendo la dirección de la Tierra dentro del Supercúmulo de Virgo. También comparte la historia de la persona que abanderó una comprensión del lugar de la Tierra en el Universo, el italiano del renacimiento Giordano Bruno y su visión del universo como una expansión sin límites del espacio y del tiempo.
Después hace una exploración dentro del Calendario Cósmico, que empieza con el Big Bang, igual que en el primer episodio de la serie original. El episodio termina cuando deGrasse Tyson narra como conoció a su mentor Carl Sagan, quien presentó la primera serie de Cosmos.

Exploraremos el cosmos a escalas microscópicas y atómicas con la Nave de la Imginación. Veremos los microorganismos que viven dentro de una gota de agua, hablaremos de cómo las plantas usan la fotosíntesis gracias a sus cloroplastos para convertir el agua y el dióxido de carbono en azúcares. Tyson explicará la naturaleza de las moléculas y los átomos y como están relacionados con la evolución de las especies, cómo los filósofos griegos Tales de Mileto y Demócrito de Abdera postularon que toda la materia estaba compuesta de átomos. Veremos la estructura básica atómica y la fusión nuclear y cómo se crean los neutrinos cuya existencia predijo Wolfgang Pauli y que son detectados por instalaciones como la de Super-Kamiokande. Los neutrinos generados por el Big Bang still aún pueblan el universo donde pueden ser detectados pero no más allá del "Muro del Infinito", todo lo que está más allá del universo observable.

Flotamos en el río del tiempo. ¿Pero este río tiene una fuente? ¿De dónde viene el Tiempo? Algunos creen que el espacio y el tiempo forman una sola cosa y que el Big Bang empezó el reloj cósmico. Otros creen que el universo existió casi un millón de años antes que la luz pudiera moverse y el tiempo empezara. Y otro dicen que el tiempo es más antiguo que nuestro universo. ¿Pero y si el tiempo fuera una ilusión? Nuevos e increíbles experimentos pueden desvelar la respuesta. Uno de ellos es capaz de hacer agujeros en el tiempo y otro podría crear un máquina que operaría fuera de los límites del tiempo

Sigue a seis brillantes científicos durante la apertura del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el experimento mayor y más caro de la historia. Sigue durante 7 años su viaje cargado de emoción, para llevar más lejos los límites de la innovación humana. Mientras buscan desvelar los misterios del Universo, 10.000 científicos de unos 100 países unen sus fuerzas en busca de un objetivo, recrear las condiciones que existieron momentos después del Big Bang y encontrar el Bosón de Higgs, que explicaría los orígenes de la materia.

El primer segundo del Universo, la creación de todo, cuando el espacio, el tiempo, la materia y la energía estallaron en la existencia. Es el segundo más importante de la historia, que selló el destino del Universo y definió todo lo que vino después. Tras la inflación la fuerza unificada originó las 4 fuerzas fundamentales, se creó la materia, las partículas, la masa, los átomos... de una manera que vamos comprendiendo a medida que surgen nuevos interrogantes". El Universo está hecho de maravillas en rangos que van desde lo increiblemente grande a lo indescriptiblemente pequeño. Estamos rodeados de leyes que gobiernan todo, determinando desde el color de las estrellas hasta el comienzo y el destino final del cosmos, todavía objetos de debate. Conócelo de la mano de luminarias como Stephen Hawking and Michio Kaku.