Résumé des faits importants de la précédente saison : rencontre avec Zari Tomaz qui rejoint les Légendes, rappel de la grossesse de Lily Stein et rencontre, dans le passé, avec un enfant de 8 ans qui n’est autre que Ray Palmer.
31 octobre 1988, Ivy Town : Ray Palmer, âgé de 8 ans, essaie de s’échapper de ce qui semble être un complexe gouvernemental mais est rattrapé par des Agents armés et menacé avant de se faire tirer dessus.
2017, Waverider : Ray, adulte, explique que les liens au sein de l’équipe sont importants et que, pour qu’ils tiennent, il est nécessaire de bien se connaître, d’avoir confiance les uns dans les autres et de travailler ensemble. Afin de démontrer sa théorie, et prouver à Zari qu’elle parviendra à s’intégrer sans soucis dans l’équipe, il demande à Mick de participer avec lui au fameux test de confiance consistant à se laisser tomber en arrière pour que votre collègue vous rattrape et vous prouve ainsi que vous pouvez avoir confiance en lui. Cependant à l’instant où Mick se laisse tomber en arrière, Ray se volatilise subitement ce qui alarme ses amis qui demande à Gideon de le retrouver. La matrice du vaisseau leur apprend alors que Ray est décédé le 31 octobre 1988 à l’âge de 8 ans : les Légendes prennent la décision de remonter le temps jusqu’au 30 octobre 1988, veille de son décès, pour lui sauver la vie.
31 octobre 1988, Ivy Town : Une fois de retour dans le temps, Ray réapparait et, plutôt que de se préoccuper en premier lieu de son potentiel et prochain décès, il préfère se concentrer sur ses souvenirs et sa joie de revenir chez lui à cette période de son existence. C’est ce qu’il appelle la « pensée positive » et selon lui cela est primordial pour garder le moral.
Dans le but de protéger l’enfant qu’est Ray en 1988, ses amis décident de le prendre en filature et ainsi d’épier ses moindres faits et gestes à la recherche de ce qui détonne avec le véritable passé du savant. Ainsi ils découvrent que Ray fait du vol à l’étalage pour nourrir un bébé Dominator qu’il garde caché dans sa chambre, qu’il a nommé Gumball. Les Légendes se rendent compte que le bébé Dominator ayant fait irruption dans la vie de Ray est l’un des anachronismes qu’ils ont créés en cassant le Temps. Elles mettent alors au point un plan consistant à profiter de l’absence de Ray et de sa mère pour kidnapper le bébé Dominator et le ramener sur sa planète.
Dans le même temps Jax sent que Stein lui cache quelque chose. Mick lui propose son aide pour découvrir de quoi il en retourne.
Une fois chez Ray, les choses tournent mal pour Zari et le savant qui se sont introduits dans la maison pour kidnapper Gumball. En effet le jeune Ray a fait l’école buissonnière pour rester avec son nouvel ami et sa mère, avertie par l’école, revient chez elle forçant les deux amis à se cacher. Zari se cache alors sous le lit et Ray se miniaturise pour lui échapper. A l’instant où Madame Palmer est sur le point de découvrir Gumball, caché dans le placard de son fils, Nate et Amaya sonnent à la porte en se présentant comme étant le « contrôle animalier » pour donner le temps à leurs amis de s’échapper. Au cours de leur discussion avec Madame Palmer, celle-ci mentionne que son fils est différent des autres enfants mais est entendu par son jeune fils qui pense alors que personne ne tient à lui et décide de fuir la demeure. En partant il entraîne Gumball et le miniature Ray (qu’il prend pour un jouet) dans sa fuite. Zari les poursuit et tente de convaincre l’enfant que Gumball est une créature mauvaise.
Dans le même temps, à bord du Waverider, Gideon découvre qu’un vaisseau a fait son apparition, ce qui force Sara à se rendre sur Terre pour découvrir qui est le nouvel arrivant. De son côté, Mick tente de convaincre Jax que Stein est un traître à la solde du Time Bureau à cause du fait que ce dernier ait volé l’Esquif.
A Ivy Town, Nate et Amaya discutent de leur relation et la jeune femme juge qu’ils doivent simplement rester amis. Au cours de leur discussion, ils entendent du bruit et surprennent une conversation entre deux agents gouvernementaux concernant Gumball et le fait qu’ils soient à sa recherche.
En parallèle, Sara ressort bredouille de ses recherches et est attaquée par un Dominator adulte.
Dans le même temps, à bord du Waverider, Mick et Jax découvrent que Stein fait des recherches dans le but de créer un transmetteur radio permettant de communiquer à travers le temps et l’espace. Cette découverte renforce leur conviction concernant le fait que l’émérite professeur soit un traitre.
Afin de convaincre le jeune Ray de la suivre, Zari accepte de jouer avec lui aux chevaliers de la Table Ronde. Son plan est sur le point de fonctionner lorsqu’elle-même, les deux Ray et Gumball sont kidnappés par les hommes aperçus plus tôt par Nate et Amaya. Ils sont conduits dans un laboratoire où Gumball est maltraité et le jeune Ray menacé de mort car une fois qu’il aura révélé tout ce qu’il sait sur les Dominators, les agents ont ordre de l’éliminer.
En parallèle, l’esprit de Sara est sondé par la femelle Dominator qui s’avère être la mère de Gumball.
A bord du Waverider, Mick et Jax tentent d’empêcher Stein de quitter le vaisseau en détruisant le système de navigation de l’Esquif. Stein leur avoue alors la raison de ses cachotteries et de la construction de son émetteur radio : il souhaitait rester en contact avec sa fille afin d’être présent à la naissance de son petit-fils. Touché par l’histoire du vieil homme, Mick et Jax décident de s’emparer du Waverider pour le conduire sur Terre afin qu’il soit présent aux côtés de sa fille qui est sur le point d’accoucher.
Ray et Zari parviennent juste à temps à sauver l’enfant des griffes de la mort sauf que celui-ci refuse de quitter le complexe sans son ami alien. Ray s’y oppose fermement mais Zari décide qu’il faut venir en aide en Gumball car c’est ce que font les vrais chevaliers qui sont les modèles de Ray.
Sara prévient les membres de son équipe que la mère de Gumball est à la recherche de son petit. Nate et Amaya comprennent que la mère de Ray est en danger car c’est le dernier endroit où Sara ait vu son fils. Les deux amis décident d’aller protéger la mère du Dr Palmer.
En arrivant au domicile des Palmer, Nate et Amaya découvrent que la mère Dominator a usurpé l’identité de Madame Palmer afin de soustraire des informations concernant son enfant. Nate et Amaya prennent la fuite avec l’alien à leurs trousses.
Sara découvre que ses amis ont volé le Waverider et annonce au reste de son équipe qu’il faut changer de plan.
Pendant ce temps, les deux Rays et Zari parviennent à sauver Gumball qui les sauve à son tour en usant de ses pouvoirs sur les agents fédéraux. Ils les forcent à se croire dans une comédie musicale identique à Singing on the Rain : il prouve alors qu’il peut être bon, au grand bonheur de son compagnon. Se rendant compte qu’ils ne pourront pas être à temps au rendez-vous fixé par Sara pour rendre le bébé à sa mère, Zari utilise son totem pour faire voler des bicyclettes et leur permettre d’aller plus vite.
L’équipe se rejoint dans les bois et remet Gumball à sa maman. Tous deux quittent alors la Terre.
Pendant ce temps, en 2017, Stein présente son petit-fils (que Lily a nommé Ronnie) à ses amis et les remercient de l’avoir ramené à temps afin qu’il ne rate pas sa naissance.
De retour à Ivy Town le soir d’Halloween, les Légendes ont revêtus leurs costumes pour accompagner le jeune Ray faire sa collecte de bonbons et prouver à ses harceleurs qu’il a des amis qui n’hésiteront pas à intervenir si on lui fait du tort.
Ray et Zari discutent de leurs points communs. Zari propose alors à son nouvel ami de regarder la comédie musicale Singing on the Rain ensemble comme elle l’avait promis à sa version plus jeune.