Jason Dessen é sequestrado para uma versão alternativa de sua vida. Em busca de voltar para sua verdadeira família, ele embarca em uma jornada angustiante para salvá-los do inimigo mais terrível que se possa imaginar: ele mesmo.
Ao longo dos episódios, o protagonista começa a encarar a diversidade de histórias que poderiam ter acontecido em sua vida, e acaba se transformando em seu principal inimigo. Tudo isso, claro, enquanto tenta sair dessa cilada.
Baseado no best-seller de Blake Crouch, a série Matéria Escura acompanha a história de Jason Dessen (Joel Edgerton), um homem comum que aparenta ter a vida perfeita em Chicago, com sua esposa Daniela (Jennifer Connelly) e seu filho Charlie (Oakes Fegley), além de um emprego bem-sucedido como especialista em astrofísica, com um estudo sobre a matéria escura, um dos principais mistérios da física moderna.
Um dia, ao voltar para casa, é abruptamente retirado de sua rotina quando é sequestrado por uma versão alternativa de si mesmo e jogado em uma realidade paralela de sua vida. Preso em uma versão que não conhece de sua existência ao lado de Amanda (Alice Braga), que afirma ser sua esposa, ele tenta retornar para sua família, mas para isso precisará passar por diferentes mundos, experimentando cenários alucinantes de situações que poderia ter vivido. Em uma jornada angustiante, ele luta contra o tempo e sua própria mente para salvar esposa e filho de um perigoso inimigo: ele mesmo.