Tout commence par la communication que fait Hari Seldon lors d'une conférence de mathématiques sur Trantor, démontrant qu'il est en théorie possible de calculer l’avenir à l’aide de mathématiques : il donne à cette science le nom de psychohistoire. Cette communication intéresse immédiatement plusieurs hauts personnages, désireux d'utiliser cette science pour accroître leur pouvoir. Pour commencer, l’Empereur Cléon le rencontre pour utiliser la psychohistoire, en vue de prédire les guerres et les rébellions, mais Hari réplique en disant que cette science est inapplicable : l' empire galactique est trop vaste pour être analysé et l'étude d'un monde plus simple est contrariée par le manque de documentation historique. L’Empereur se fâche alors et demande à son premier ministre Eto Demerzel de le tuer. C'est alors que Hari fait la connaissance d'un journaliste, Chester Hummin, personnage charismatique, qui lui demande de tout faire pour rendre la psychohistoire utilisable, afin de pouvoir sauver l'empire qui est en pleine décadence.

Hari décide donc d’essayer de rendre la psychohistoire applicable en voyageant partout sur Trantor, et tente de remonter à la préhistoire afin de trouver un monde du passé qui serait plus petit que l'empire actuel, afin de pouvoir trouver la base de la psychohistoire.

Hummin lui avait conseillé d'éviter le premier ministre, Demerzel, et donc le mathématicien se fit conduire à l’Université de Streeling. Il y rencontra Dors, qui fut chargée par Hummin de le protéger à tout prix. Seldon fit un tour sur la Couverture, pour se divertir et se perdit. Dors le retrouva quasiment gelé quelques heures plus tard.

Hummin les conduit ensuite à Mycogène, pour essayer de les sauver du trouble, mais cela ne fait qu’aggraver la situation. C'est pendant son séjour que Seldon entend parler d'un monde ancien, Aurora, et aussi des robots.

Il les amène donc ensuite à Dahl où Hari rencontre un jeune mathématicien dans les puits thermiques du secteur. Hari et Dors partent dans le secteur voisin pour parler à une vieille dame qui dit connaître un monde ancien qui était très petit et qui pourrait aider Hari. En chemin, ils rencontrent un garçon des rues, Raych, et ne tardent pas à l’adopter. Au chemin du retour, ils se font attaquer, mais grâce à l’habileté de Dors au maniement du couteau et celle d’Hari à l’esquive, ils ne tardent pas de se débarrasser de leurs agresseurs. Plus tard, ils rencontrent Davan, qui veut organiser une rébellion pour unifier les secteurs, ils sont arrêtés par des policiers. Mais grâce à l’aide de Raych, ils se réfugient dans une vieille usine de déchets abandonnée. Un message parvient à Hari, Dors et Raych : Hummin va leur envoyer quelqu’un pour les sauver de la police impériale, et le sergent Emmer Thalus arrive.

Ils partent avec lui, mais le sergent ne les amène pas auprès d’Hummin. Ils apprennent qu’ils se dirigent vers Kan, car la mairesse, Rachelle, veut elle aussi utiliser la psychohistoire, mais Seldon explique une fois encore que la psychohistoire est inapplicable. Quelques semaines plus tard, Kan se fait attaquer et Hummin arrive. C’est au moment où Rachelle crie que l’attaque vient de Demerzel qu’Hari comprend que Demerzel et Hummin ne font qu’un. Il réalise entretemps que la psychohistoire est possible en étudiant juste Trantor, un monde assez complexe pour être une base fiable, et assez simple pour que son étude soit faisable. Il se met immédiatement au travail à l’aide de Demerzel et d’autres mathématiciens recrutés pour empêcher la décadence de l’Empire. À la fin du récit, il soupçonne également Dors d'être un robot et découvre que Hummin n'est autre que R. Daneel Olivaw.