Льюис — молодой изобретатель, влюблённый в науку и воспитывающийся в приюте для детей. Излишняя изобретательность мальчика не радует потенциальных усыновителей, которые раз за разом отказываются от Льюиса. Герой решает найти свою мать — единственного человека, который, по мнению мальчика, по-настоящему его любил. Он решает при помощи машины для сканирования памяти просмотреть свои младенческие воспоминания, чтобы по ним разыскать маму.
В гости к РобинсонамВ гости к РобинсонамЧтобы продолжить свои исследования, Льюис решает представить машину для сканирования памяти на школьной выставке изобретений. Там он знакомится с неожиданно появившимся парнем по имени Уилбер, представившимся агентом «Службы контроля времени» из будущего, и преследующим преступника, укравшего машину времени. Появляется и некий злодей, который при помощи роботизированного манипулятора в виде котелка выводит из строя, а затем и крадёт установку Льюиса, предназначенную для сканирования памяти. Уилбер просит Льюиса отремонтировать свой прибор, но тот ему упорно не верит. Для доказательства своей личности Уилбер отправляется с Льюисом в будущее на летательном аппарате, оказывающимся второй машиной времени.
В гости к РобинсонамПрибыв в 2037 год, Льюис с Уилбером затевают спор, и, перехватив управление, Льюис попадает в аварию. Загнав машину в гараж, Уилбер признаётся, что он никакой не агент, а 13-летний мальчик, и машина времени существует всего в двух экземплярах, созданных его отцом, тогда как первая была угнана у них из-за его оплошности. В обмен на обещание свозить его в прошлое, чтобы увидеть мать, Льюис соглашается отремонтировать машину времени по предоставленным чертежам. Но он недолго остаётся один, знакомясь со всем находящимся в доме семейством Робинсонов.
Тем временем, в дом Робинсонов прибывает человек в котелке, который хочет похитить Льюиса, чтобы тот объяснил ему принцип работы сканера памяти. После безуспешной погони от человека в котелке, Льюис остаётся с Робинсонами. Они даже предлагают усыновить его, но передумывают, узнав, что он прибыл из прошлого.
В это время прибывает отец семейства Корнелий и становится ясно, что Корнелий Робинсон — это «будущая версия» Льюиса. Также Льюис узнаёт, что мужчина в котелке — никто иной как его бывший сосед по комнате, Майкл «Губ» Ягубиан, озлобившийся на Льюиса за его успехи и решивший сломать ему жизнь. А котелок — это DOR-15 [дорис], будущее неудачное изобретение Льюиса, вышедшее из-под контроля. С похищенным сканером Губ хочет вернуться в прошлое, выдав его за своё изобретение, и тем самым изменить будущее. Оставив Льюиса в будущем, Губ с DOR-15 отправляются в прошлое, чтобы исполнить свой план, но котелок предает своего хозяина и убивает его. Это искривляет пространственно-временной континуум, заставляя будущее измениться. Мир заполняется жестокими клонами «котелка», управляющими человечеством как рабами. Льюис решает, что он ещё в силах исправить ситуацию, и повторно ремонтирует машину времени. Перехватив Губа в решающую минуту, он не дает DOR-15 обмануть его. Он дает обещание, что никогда не изобретёт DOR-15, вследствие чего машина-котелок разрушается. Утопическое будущее восстанавливается, и прибыв туда, после уговоров Льюиса, Уилбер просит взрослых разрешить Губу присоединиться к семье Робинсонов. Но Губ исчезает, по-видимому, от стыда за то, что он натворил.
В восстановленном будущем Корнелий объясняет Льюису, что со сканера памяти началась его успешная изобретательская карьера, и убеждает его вернуться к научной выставке. Уилбер возвращает Льюиса на машине времени, но по дороге делает остановку в день появления маленького Льюиса у дверей приюта. Льюис почти останавливает свою мать, пытающуюся бросить младенца, но решает не делать этого, объясняя Уилберу, что у него уже есть семья, и он не хочет никакой другой.
Уилбер оставляет Льюиса в настоящем времени и улетает. По дороге на выставку Льюис решает помочь маленькому Губу и забегает на спортивное поле, где он играет в бейсбол. Льюис будит засыпающего Губа в решающий момент, и тот ловит победный мяч, изменивший к лучшему его будущее. Прибыв на выставку, Льюис просит шанс продемонстрировать свой сканер, который успешно срабатывает. Мальчика усыновляют Люсиль, одна из справедливых научных судей, и её муж Бад, давший Льюису прозвище «Корнелиус». Они забирают мальчика к себе домой, приняв его в семью Робинсонов. Когда Льюис уезжает, Губа также забирают из приюта свои усыновители. Картина заканчивается цитатой Уолта Диснея, являющейся девизом Льюиса-Корнелия: «только вперёд».
Производство фильма было запущено в июне 2004 года под названием «Один день с Уилбером Робинсоном». Окончание съёмок было намечено на 2006 год, и картину практически удалось выполнить в срок.
В январе 2006 года, пока мультфильм был в производстве, студия Walt Disney Company объявила о приобретении «Pixar», вследствие чего Джон Лассетер стал главным креативным директором как Walt Disney Animation Studios, так и Pixar. Когда он увидел ранние кадры фильма, то сообщил директору Стивену Андерсону, что не находит злодея достаточно страшным и грозным, и предложил внести некоторые изменения. Спустя десять месяцев почти 60% картины было исключено и переделано. Образ злодея был улучшен, был введён новый герой, добавлена сцена погони с динозавром и изменена концовка. Кадры и зарисовки раннего варианта фильма были выпущены на DVD в качестве дополнительных материалов.
Льюис — молодой изобретатель, влюблённый в науку и воспитывающийся в приюте для детей. Излишняя изобретательность мальчика не радует потенциальных усыновителей, которые раз за разом отказываются от Льюиса. Герой решает найти свою мать — единственного человека, который, по мнению мальчика, по-настоящему его любил. Он решает при помощи машины для сканирования памяти просмотреть свои младенческие воспоминания, чтобы по ним разыскать маму. В гости к Робинсонам В гости к Робинсонам Чтобы продолжить свои исследования, Льюис решает представить машину для сканирования памяти на школьной выставке изобретений. Там он знакомится с неожиданно появившимся парнем по имени Уилбер, представившимся агентом «Службы контроля времени» из будущего, и преследующим преступника, укравшего машину времени. Появляется и некий злодей, который при помощи роботизированного манипулятора в виде котелка выводит из строя, а затем и крадёт установку Льюиса, предназначенную для сканирования памяти. Уилбер просит Льюиса отремонтировать свой прибор, но тот ему упорно не верит. Для доказательства своей личности Уилбер отправляется с Льюисом в будущее на летательном аппарате, оказывающимся второй машиной времени. В гости к Робинсонам Прибыв в 2037 год, Льюис с Уилбером затевают спор, и, перехватив управление, Льюис попадает в аварию. Загнав машину в гараж, Уилбер признаётся, что он никакой не агент, а 13-летний мальчик, и машина времени существует всего в двух экземплярах, созданных его отцом, тогда как первая была угнана у них из-за его оплошности. В обмен на обещание свозить его в прошлое, чтобы увидеть мать, Льюис соглашается отремонтировать машину времени по предоставленным чертежам. Но он недолго остаётся один, знакомясь со всем находящимся в доме семейством Робинсонов. Тем временем, в дом Робинсонов прибывает человек в котелке, который хочет похитить Льюиса, чтобы тот объяснил ему принцип работы сканера памяти. После безуспешной погони от человека в котелке, Льюис остаётся с Робинсонами. Они даже предлагают усыновить его, но передумывают, узнав, что он прибыл из прошлого. В это время прибывает отец семейства Корнелий и становится ясно, что Корнелий Робинсон — это «будущая версия» Льюиса. Также Льюис узнаёт, что мужчина в котелке — никто иной как его бывший сосед по комнате, Майкл «Губ» Ягубиан, озлобившийся на Льюиса за его успехи и решивший сломать ему жизнь. А котелок — это DOR-15 _
