À la suite des événements d'Avengers: Endgame, une version alternative de Loki s'échappe avec le Tesseract, créant une divergence temporelle. Arrêté par la mystérieuse Time Variance Authority (TVA), une organisation chargée de préserver la « Ligne temporelle sacrée », il est confronté aux conséquences de ses actes et à son propre destin. Recruté par l'agent Mobius M. Mobius, Loki participe à une enquête visant à retrouver un dangereux variant qui menace l'équilibre du temps. Au fil de son périple, il découvre les secrets de la TVA, explore différentes réalités et remet en question son identité. Mêlant science-fiction, humour, aventure et réflexion sur le libre arbitre, la série ouvre de nouvelles perspectives sur le multivers du Marvel Cinematic Universe.