En un futuro no muy lejano, un joven inventor llamado Lewis lucha por encontrar su lugar en el mundo y el cariño que siempre anheló de su familia. A pesar de su talento para la invención, Lewis se siente frustrado porque ninguna de sus creaciones parece funcionar como él espera. Después de un día desastroso en una competencia de escuelas, Lewis decide que lo único que necesita es conocer a su madre biológica, quien lo dejó en un orfanato cuando era un bebé.
Justo cuando todo parece sombrío, un extraño aparece en su vida. Este alegre y excéntrico visitante, Wilbur Robinson, asegura que es un viajero del tiempo y que ha venido a cambiar la vida de Lewis para siempre. Juntos, hacen un viaje a un futuro alocado donde descubren la maravillosa familia Robinson, llena de personajes raros y sorprendentes. Sin embargo, no todo es diversión y risas, ya que un misterioso villano amenaza con alterar el curso del tiempo.
Mientras se desarrolla esta aventura, Lewis aprende importantes lecciones sobre la familia, la aceptación y la importancia de no rendirse. A través de una serie de giros cómicos y emocionantes, finalmente se da cuenta de que el futuro no solo se trata de inventar cosas increíbles, sino también de encontrar un hogar donde realmente pertenezcas. Con valentía y un montón de ingenio, Lewis se enfrenta a sus miedos y abraza su destino, dejando una huella significativa en el mundo y en su corazón.