劉易斯是一名天賦異稟的小發明家，他在孤兒院生活中研發出名為"記憶掃描儀"的裝置，試圖通過掃描童年記憶尋找素未謀面的父母。當這臺機器在科技展上神秘失竊時，自稱來自未來的少年威爾伯突然出現，駕駛時空穿梭機將他帶往2037年。在充滿奇思妙想的羅賓遜家族中，劉易斯得知自己的發明意外觸發時空穿越機制，并被卷入阻止反派戈登破壞時間線的危機。通過與性格迥異卻熱情友善的未來家人協作，他逐步揭開孤兒院清潔工戈登的真實身份——這位被廢棄的機器人因嫉妒創造者而企圖摧毀記憶掃描儀。在修復時空裂縫的過程中，劉易斯最終領悟到接納過去與擁抱家庭真諦，并選擇留在未來成為羅賓遜家族的一員。