二十世纪初，爱迪生、巴黎铁塔总设计师埃菲尔、“交流电之父”尼古拉·特斯拉和其他顶尖的科学家、艺术家组成了一个秘密团体，共同打造一个理想计划——明日世界，传言中，华特·迪士尼也是创办人之一，在他的遗物中有一个黑盒子，装着神秘的机关可是这个计划却出了意外，“明日世界”也从此消失。弗兰克（乔治·克鲁尼 George Clooney 饰）少年时曾亲眼目睹“明日世界”，但意外之后便过着半隐居的生活，直到聪明的少女凯茜（布丽特·罗伯森 Britt Robertson 饰）找上门，凯茜对科学和生命都充满热情，在无意间发现了神秘的徽章，她需要弗兰克的协助，破解零星线索，找到隐藏在神秘时空里的“明日世界”，以改变人类的命运……
