作品描述了壹位科學家通過時間旅行機器來到802701年。這時，地球上到處都是宮殿建築。人類已經進化成兩類:
伊洛伊塞人生活在地面上。他們嬌小柔弱，衣著光鮮，不思勞動，過分追求舒適的生活，智力和體能都退化了。
摩洛克人是生活在地下的人類。他們看起來像白猴子，有灰紅色的眼睛和淺黃色的頭發。他們習慣黑暗，怕光怕火，晚上只能在地上活動。他們為地下的伊洛伊人生產各種商品，但他們的食物是伊洛伊人。
好奇地來到未來的科學家闖入了莫洛克的地下世界，被莫洛克人追殺，最後歷盡艱辛逃離。
這本書的主人公是壹位生活在裏士滿的維多利亞時代的英國科學家和紳士發明家，可謂是壹位時間旅行者。
這位時間旅行者喜歡每周邀請客人在家裏聚會，而這本書是以其中壹位客人的視角來描述的。在壹次聚會上，時間旅行者給他的晚餐客人講了壹個關於時間旅行的講座，即時間只是第四維度，並展示了壹個穿越第四維度的桌面模型機。
他透露，自己已經造出了壹臺可以讓壹個人穿越時空的機器，並將在下周的晚餐上講述壹個不平凡的故事，這將成為新的分享內容。
在他描述的開始，時間旅行者測試了他的時間機器。壹開始他以為什麽都沒發生，但很快發現自己已經進入未來五個小時了。
他繼續往前走，看到他的房子消失了，變成了壹個郁郁蔥蔥的花園。時間旅行者停留在802701，在那裏他遇到了埃洛伊人，壹個由矮小、優雅、幼稚的成年人組成的社會。
他們住在未來派建築裏，但環境正在慢慢惡化，並且堅持以水果為主的飲食。他與他們交流的努力因他們缺乏好奇心或紀律性而受阻。
他們看起來快樂無憂無慮，但他們害怕黑暗，尤其是在沒有月亮的夜晚。他開始發現，每天晚上都有人神秘失蹤，但在神秘的夜晚，他們對同伴的失蹤沒有任何反應。
在探索了埃洛伊絲住所周圍的區域後，時間旅行者到達了俯瞰倫敦的山頂。他的結論是，整個星球都變成了花園，幾十萬年前的人類社會或工程幾乎沒有痕跡。
回到他到達的地方，時間旅行者震驚地發現自己的時間機器不見了，最後得出的結論是，它被壹個不知名的人拖到了附近壹個有著厚重門的建築裏，門是從裏面鎖上的，整個門類似於壹個獅身人面像。
幸運的是，他在離開前取下了機器的杠桿(沒有它，壹臺時間機器是無法穿越時空的)。
後來，在黑暗中，他受到了莫洛克人的威脅，莫洛克人是生活在黑暗的地下，只有在晚上才會浮出水面的類人猿穴居人。
通過探索通往莫洛克人的地下通道，他發現了機械和工業，使得埃洛伊人有可能擁有人間天堂。他改變了想法，推測人類進化成了兩個物種:遊手好閑的階級變成了無能的埃洛伊人，被壓迫的工人階級變成了《摩洛克》中殘忍的畏光者。
他得出結論，莫洛克人帶走了他的時間機器，探索了莫洛克隧道，並了解到他們生活在伊洛伊塞，因為缺乏任何其他食物。
他修改後的分析是，他們的關系不是領主和仆人的關系，而是牲畜和牧場主的關系。
時間旅行者的理論是，埃洛伊人因為沒有面對真正的挑戰，已經失去了人類巔峰時期的精神、智慧和身體素質。
與此同時，他拯救了壹個名叫那威的伊洛伊人，他帶著那威去了壹個遙遠的建築“青瓷宮”，那原來是壹個廢棄的博物館。
在這裏，時間旅行者找到了新鮮的火柴，制造了壹件對付莫洛克的粗糙武器。他必須和莫洛克戰鬥才能奪回他的機器。
他計劃帶那威回到他自己的時代。
他們在森林裏過了壹夜。然後他們在晚上被摩洛克打敗，那威暈倒了。當他留下的小火分散了摩洛克人的註意力時，旅行者逃脫了。
莫洛克打開獅身人面像，試圖用時光機做誘餌抓住旅行者，但他們不知道他會用它來逃跑。在他從自己的時代回到大約3000萬年前之前，他重新連接了杠桿。
在那裏，他看到了垂死地球上的最後壹種生物:在壹個被簡單苔蘚覆蓋的世界裏，具有威脅性的類似紅蟹的生物在血紅色的沙灘上慢慢遊蕩，追逐著巨大的蝴蝶。
他繼續往前跳，看到地球的自轉逐漸停止，太陽變大，變紅，變暗。隨著最後壹批退化生物的死亡，世界變得寂靜而寒冷。
最後，他回到了自己的時間，在第壹次離開三個小時後到達了實驗室。他的晚宴遲到了。晚飯後，時間旅行者向不信的遊客講述了他的冒險經歷，並拿出了那威放在口袋裏作為證據的兩朵奇怪的白花。
不久，他開始了第二次時間旅行，再也沒有回來。
小說把優雅的貴族描述成莫洛克飼養的動物，它們也被當作食物。展現了人性墮落的灰暗景象。很多人認為它諷刺了當時資本家的腐朽生活方式和工人階級的強迫勞動。
獅身人面像是摩洛克人隱藏時間機器的地方，並引用了俄狄浦斯故事中的獅身人面像。他出了壹個謎語，必須先解開才能通過。
白色的花朵象征著那威的虔誠和天真，與時間機器的機械僵化形成鮮明對比，這是時間旅行者故事真實性的唯壹證據。
火象征著文明。時間旅行者用它來抵抗摩洛克人，但它逃脫了他的控制，變成了森林大火。
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