Lewis, petit génie de 12 ans, a déjà inventé beaucoup de choses tout aussi fabuleuses que farfelues. Sa dernière invention est le scanner de mémoire qui pourrait peut-être lui permettre de raviver les lointains souvenirs de sa mère. Malheureusement, sa géniale invention, est volée par un ignoble homme venu du futur, l’homme au chapeau melon. Lewis a presque perdu espoir, lorsqu’un mystérieux garçon, Wilbur Robinson, l’entraîne dans le futur dans sa machine à explorer le temps. Commence alors un voyage dans un monde délirant où Lewis va rencontrer une famille vraiment pas comme les autres! Aidé des Robinson, il va devoir retrouver l’homme au chapeau melon, sauver le futur et surtout découvrir le fantastique secret du destin de la Famille Robinson!