第三季将采用一种非常罕见的方式播出：从5月19日到5月21日，用三天时间将全部10集播完。第一天4集，此后每天3集。该剧已提前获得第四季续订，这是该剧的最后一季。
3×01《Mother》：在2163年的世界末日中，Cole不顾一切地寻找Titan。与此同时，被抓住的Railly被迫做出一个艰难的选择。十二猴子军等待着「见证者」（The Witness）的降临。
3×02 《Guardians》：Cole和Jones前往第一次世界大战结束后的法国寻找Jennifer Goines，他们遭遇一个危险的时间旅行团队：「守护者」（Guardians）。
3×03《Enemy》：Ramse带着一个被俘的宿敌回到基地，信任的基础面临考验。Cole和Jones为了得到真相会做出哪些事情？
3×04《Brothers》：Ramse和Cole鼓起勇气前往2007年——他们知道这要么是个陷阱，要么是杀死「见证者」的最后机会。但是当Cole发现一个令人心碎的真相之后，他意识到此次任务两者兼具。
3×05《Casualty》：众人急需得到答案，但时间已经不多了，于是Jennifer和Deacon前往1989年盗窃一份神圣的宗教文件。Railly和Cole试图保守一个秘密，但是当这个秘密即将曝光的时候，他们要怎么做？
3×06《Nature》：在1953年，Cole和Railly与Gale在十二猴子军诞生之际重逢。Christopher Lloyd扮演一个标志性反派角色的父亲。
3×07《Nurture》：Cole和Railly必须做出一个无法用言语来形容的决定，但他们的选择截然相反。Railly向一个不靠谱的朋友寻求建议，Jones的疑心越来越重。在一场大战之中，大混乱发生了。
3×08《Masks》：朋友和敌人齐聚维多利亚时代的伦敦，静候「见证者」的到来。Cole和Railly穿越时间展开追踪行动。
3×09《Thief》：Cole和Railly终于知道了那个自称「见证者」的男人令人伤心的生活故事。
3×10《Witness》：所有剧情线索都汇聚到Railly和Cole身上。Titan逼近，盟友被迫自相残杀，「见证者」站到命运的入口。
苏兰·琼斯 伊芙·贝斯特 斯托卡特·詹宁 乔治·科斯蒂安 迪恩·里侬斯·凯利 休·夸希 安德鲁·诺 Rhiannon Clements Ella Cannon Yasmin Davies
汤姆·希德勒斯顿 奥利维娅·科尔曼 迭戈·卡尔瓦 卡米拉·莫罗 因迪拉·瓦玛 道格拉斯·霍奇 阿利斯泰尔·皮特里 海莉·斯奎尔斯 休·劳瑞 诺亚·尤佩 皮埃尔·伯格曼 西奥多·布尔顿 朱利奥·卡瓦齐尼 保罗·查希迪 杰拉德琳·切瓦蕾 乔艾尔·戴森 科尔·罗根 迈克尔·纳尔多内 玛雅·西蒙森 斯拉夫科·索宾 布兰卡·斯塔尔·奥利维拉
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