Lewis là một cậu bé 12 tuổi và rất thông minh. Ở tuổi của mình, Lewis đã có bảy phát minh trong đó nổi bật nhất là chiếc máy quét trí nhớ. Cậu bé hy vọng chiếc máy này sẽ giúp cậu truy lục lại những ký ức và người mẹ của mình và khám phá nguyên nào cậu bị bỏ rơi. Tuy nhiên, chiếc máy chưa kịp giúp Lewis thỏa mơ ước thì đã bị hai gã côn đồ Bowler Hat Guy và Doris cướp đi.
Sau đó, Lewis bất ngờ gặp Wilbur Robinson đến từ tương lai và cả hai cùng nhau vượt thời gian để truy tìm đồng thời ngăn chặn hai tên cướp thực hiện âm mưu xấu xa. Đến tương lai, Lewis ngỡ ngàng trước những chiếc xe bay và thành phố nổi sau đó là bí mật của gia đình Robinson.