Основной герой мультика — Льюис, изобретательный 12-летний мальчик сирота, живущий в приюте. Он с раннего детства одержим изобретениями и мечтает стать великим учёным. Однако это увлечение не всегда приносит ему радость: его творения часто выходят из-под контроля, пугая потенциальных приёмных родителей. Ребёнок не теряет надежды, но в глубине души его гложет главная тайна его жизни — он не знает, кто его настоящие отец и мать. Мальчик решает построить устройство, которое сможет помочь ему вспомнить день, когда его оставили в детском доме.
Создав прибор под названием Сканер памяти, Льюис надеется наконец разгадать тайну своего прошлого. Однако всё идёт не так, как он планировал. На школьной выставке наук, где он собирался продемонстрировать своё изобретение, сканер внезапно ломается. Это происходит из-за вмешательства загадочного злодея по прозвищу Человек в котелке и его помощника — «живого» механического робота.
Но всё принимает ещё более неожиданный поворот, когда герой встречает мальчишку по имени Уилбур Робинсон. Тот утверждает, что он прибыл из будущего, чтобы предотвратить катастрофу, которую вызвали действия того злодея. Он уговаривает телегероя отправиться с ним в будущее, чтобы исправить ситуацию. Несколько мгновений спустя он оказывается в потрясающем мире завтрашнего дня, футуристическом мегаполисе, полном удивительных технологий и необычных персонажей.
