皮博迪（泰·布利爾配音）是一條擁有高智商的小狗，曾取得哈佛學(xué)位并解決地緣政治問題。它收養(yǎng)了孤兒舍曼（麥克斯·查爾斯配音），像慈父般教育他，并通過自制時(shí)光機(jī)帶舍曼親歷歷史事件。舍曼入學(xué)后因知識(shí)淵博受表揚(yáng)，卻遭同學(xué)佩妮（阿芮爾·溫特配音）嫉妒與欺凌。為維護(hù)舍曼的撫養(yǎng)權(quán)，皮博迪竭力取悅佩妮父母及機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人。某夜舍曼與佩妮偷乘時(shí)光機(jī)展開時(shí)空冒險(xiǎn)，兩人穿越至特洛伊戰(zhàn)爭、文藝復(fù)興等歷史現(xiàn)場，導(dǎo)致時(shí)間線嚴(yán)重紊亂。皮博迪追蹤修復(fù)過程中發(fā)現(xiàn)時(shí)光機(jī)存在崩潰風(fēng)險(xiǎn)，最終通過重啟設(shè)備犧牲自己穩(wěn)定時(shí)空結(jié)構(gòu)。舍曼與佩妮在危機(jī)中理解了家庭真諦，共同修正錯(cuò)誤后回到現(xiàn)實(shí)。事件平息后舍曼與佩妮建立友誼，皮博迪亦成功保住了撫養(yǎng)權(quán)。