เรื่องราวเริ่มต้นขึ้นด้วย ลูอิส เด็กชายอัจฉริยะ ผู้รักในเครื่องยนต์กลไกและมีความหวังที่จะตามหาครอบครัวที่เขาไม่เคยพบหน้าอย่างไม่เสื่อมคลาย แต่การเดินทางของลูอิสกำลังจะพาเขาไปสู่สถานที่ที่แม้แต่ตัวเขาเองยังคาดไม่ถึง สถานที่ที่ไม่มีคำว่าเป็นไปไม่ได้ นั่นคืออนาคต.

เมื่อลูอิสได้พบกับคนแปลกหน้าชื่อวิลเบอร์ โรบินสัน เขาก็ต้องร่วมผจญภัยข้ามเวลาและได้ไปเจอกับครอบครัวที่ไม่เหมือนครอบครัวไหนๆ ครอบครัวโรบินสันสุดหรรษาแห่งโลกอนาคต ผู้จะช่วยเขาค้นหาความลับที่น่าอัศจรรย์ใจและสะเทือนอารมณ์เกี่ยวกับศักยภาพที่ไร้ขีดจำกัดของตัวเอง.

แต่การเดินทางอันเหลือเชื่อของเขายังทำให้เขาปะทะกับตัวร้ายที่แม้พวกเหล่าร้ายด้วยกันยังไม่อยากข้องเกี่ยวด้วย โบว์ลเลอร์ แฮท กาย ผู้ขโมยสิ่งเดียวที่ทำให้ลูอิสได้พบบ้านไป.