Un pequeño oso de Perú, lleno de curiosidad y con un amor inquebrantable por la mermelada, se embarca en una aventura inolvidable cuando llega a Londres en busca de un nuevo hogar. Tras un emotivo viaje, se encuentra en la estación de tren Paddington, donde, perdido y desorientado, se siente un tanto fuera de lugar. Afortunadamente, un amable matrimonio, los Brown, lo encuentra y decide llevárselo a su hogar, aunque al principio se ven un poco sorprendidos por tener un oso parlante como huésped.

En una noche mágica en el Museo de Historia Natural de Nueva York, Larry Daley, el guardia nocturno más genial de la historia, descubre que la magia que da vida a las exposiciones está empezando a desvanecerse. Tras una serie de eventos peculiares y cómicos, se entera de que el secreto que mantiene todo en movimiento reside en un antiguo artefacto que no solo hizo posible la magia, sino que también necesita un “retoque” urgente.

En un futuro cercano, la humanidad está en una lucha desesperada contra una raza alienígena imparable conocida como los "Miméticos". Bill Cage, un oficial de relaciones públicas sin experiencia en combate, es arrastrado a una misión suicida en el frente de batalla. Sin embargo, lo que debería ser su final se convierte en algo extraordinario. Tras ser asesinado en el campo de batalla, se encuentra atrapado en un bucle temporal que lo obliga a revivir el mismo día una y otra vez, cada vez que muere.

En la década de 1940, en medio de la Segunda Guerra Mundial, un brillante matemático y criptoanalista británico, Alan Turing, se encuentra en una carrera contrarreloj para descifrar los códigos de la máquina alemana Enigma, considerada indescifrable. Rechazado por las normas sociales y con una forma de pensar poco convencional, Turing es reclutado por el gobierno británico para unirse a un equipo de expertos en Bletchley Park, donde la vida de millones de personas depende de su éxito.