Lewis trabaja día y noche en sus inventos. Su proyecto más ambicioso es el Escáner de Memoria, una máquina que le ayudará a encontrar a su madre biológica y volver a tener una familia. Pero antes de encontrarla, el malvado Tipo del Bombín y Doris, su diabólico e inseparable sombrero, le roban su invento. Lewis conoce a un muchacho llamado Wilbur Robinson, que le propone un viaje en el tiempo donde conoce a su excéntrica familia. Su empeño será dar caza al Tipo del Bombín para salvar el futuro y desvelar el sorprendente Robinson.