Lewis es un inteligente muchacho de doce años que tiene en su haber una sorprendente lista de ingeniosos inventos. Su último y más ambicioso proyecto 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 Bowler Hat Guy y Doris, su diabólico e inseparable sombrero, le roban su invento.

Pero Lewis no pierde la esperanza y conoce a un misterioso muchacho llamado Wilbur Robinson, que propone a nuestro desconcertado héroe un viaje en el tiempo para pasar un día con la excéntrica familia de Wilbur. En un mundo repleto de coches voladores y ciudades flotantes, se empeñarán en dar caza a Bowler Hat Guy, salvarán el futuro y desvelarán el sorprendente secreto de la familia Robinson.

Los personajes
Lewis es un huérfano con un cociente intelectual de genio y pasión por los inventos. Su naturaleza poco convencional y sus inventos involuntariamente desastrosos le impiden alcanzar lo que él más desea – una familia propia. Él considera que su única oportunidad es encontrar a su madre verdadera, lo que lo lleva a inventar un Memory Scanner (Explorador de Memoria) una máquina que extraerá de su memoria los únicos recuerdos que tiene de ella.

Wilbur Robinson es un forastero misterioso del futuro, cuyos mayores defectos – confianza en sí mismo, actitud de gallito y sus rápidas bromas verbales – son también sus mayores atributos. Todo ello le permite a Wilbur estar un paso delante de sus adversarios. A sabiendas que Lewis tiene la llave hacia el futuro, Wilbur se lo lleva rápidamente en su máquina del tiempo donde ambos pelean con un fiero dinosaurio, ranas con la mente controlada y malvados villanos, todo esto en un esfuerzo por salvar el mundo de Wilbur.

Cornelius Robinson es el padre de Wilbur y se le conoce como "el fundador del futuro". Es un asombroso inventor y el querido propietario de las Industrias Robinson.

Franny Robinson es la efervescente madre de Wilbur, quien ha descubierto la manera de enseñar a las ranas a cantar y tocar música al estilo de las orquestas de jazz.

Carl es el sofisticado robot de la familia Robinson que sirve a las necesidades de la familia con ingenio y encanto. Adicionalmente, tiene el desafortunado trabajo de sacar constantemente a Wilbur de problemas. Carl también tiene su manera de llegar a las damas, nos referimos a la lavadora de platos, la cafetera y la tetera.

Abuelo Bud puede parecer extraño para el mundo exterior, pero dentro del hogar de los Robinson él simplemente tiene una visión de la vida un poco distinta… le gusta llevar la ropa al revés y siempre anda en busca de su dentadura.

Abuela Lucille según el abuelo Bud, realmente "sabe hornear galletas", pero eso es sólo su manera de decir que a ella le encanta bailar música disco. La verdad, como se podrán dar cuenta, es que la Abuela Lucille está muy lejos de ser la típica abuela que hornea galletas.

Tío Art es un repartidor de pizza intergaláctico con apariencia de héroe, que toma su trabajo muy en serio. Su misión en la vida, mientras conduce su nave espacial a través del sistema solar, es entregar la pizza perfecta en pocos minutos a cualquier lugar de la galaxia.

Tía Billie desde pequeña ha vivido obsesionada con los trenes de juguete. De grande aún juega con ellos. Sólo que ahora los trenes son de tamaño real y viajan por todo el hogar de los Robinson.

Tío Gastón le gusta dispararse él mismo desde un cañón y hacer carreras con el tren de Tía Billie.

Tío Fritz y Tía Petunia llevan un extraño matrimonio. Ella es sumamente gruñona y siempre mordaz con Tío Fritz. También es un títere.

Tío Joe le gusta hacer ejercicios mirando programas de ejercicios por TV, todo desde la comodidad de su sillón reclinable.

Primo Laszlo pinta murales volando con su casco de hélice.

Prima Tallulah es una mujer moderna que usa un sombrero altísimo.

Lefty es un pulpo morado con un solo ojo y el mayordomo de la familia.

Tío Spike y Tío Dimitri viven en las macetas de cerámica de la terraza delantera. Son una especie de sistema de alarma humana de los Robinson. Gritan cuando alguien toca sus macetas.