Lewis er en aspirerende 12 år gammel oppfinner som vokste opp ved et barnehjem, hvis merkelige oppfinnelser har skremt vekk potensielle adoptiv-foreldre. Han arbeider hele natten på en maskin for å skanne hukommelsen hans etter minner om sin biologiske mor, som forlot ham ved barnehjemmet når han var baby. Lewis tar med maskinen til skolens vitenskapsmesse. Han møter den 13 år gamle Wilbur Robinson, en mystisk gutt som hevder å være en tidssreisende som kommer fra fremtiden. Wilbur forsøker å få tak i en tidsmaskin som en mann iført en bowlerhatt har stjålet. Lewis ønsker å demonstrere sin egen maskin, men den har blitt sabotert av Bowler Hat Guy.