在未来小子电影中，主角路易斯，一名在孤儿院长大的天才少年，对科学充满热爱，尤其热衷于发明。然而，他的新奇发明常常导致灾难，让他在寻找收养家庭的道路上屡屡受挫。12岁的他渴望找到亲生母亲，于是将注意力集中在发明记忆扫描机上，期待借此在科学展览比赛中大放异彩，以此寻找线索。
在科展上，路易斯遇到了神秘的威尔伯，声称自己是来自未来的儿子。威尔伯试图帮助路易斯，却因身份暴露和记忆扫描机被窃，使得路易斯对威尔伯的话半信半疑。尽管威尔伯许诺带路易斯去未来，路易斯最初对时空机产生兴趣，认为它比记忆扫描机更能直接找到母亲。
然而，威尔伯揭示了时空机背后的复杂真相，路易斯的决定发生了改变。他意识到时空机可能会改变他的命运，而记忆扫描机可能是唯一的线索。在争执中，时空机意外损坏，路易斯被迫承诺修好它才能得到帮助。在这个过程中，路易斯意外地与未来家庭成员相遇，犯下了一系列搞笑的错误，揭示了时空旅行的混乱与挑战。
记忆扫描机被BowlerHatGuy和多丽丝偷走，路易斯和威尔伯为找回它而展开一系列冒险，最终在一次混乱的晚餐中，路易斯发现自己的命运正在被改变。在威尔伯的帮助下，路易斯修好时空机，阻止了多丽丝和BowlerHatGuy的阴谋，挽救了他的未来和母亲的可能。
回到威尔伯的时代，路易斯找回记忆扫描机，见证了多丽丝对未来的掌控，他决心修复时空机，回到自己的时代。在那里，路易斯不仅成功修复了科学展的记忆扫描机，还得到了新的家庭和收养，开始了他作为康尼·罗宾逊的新生活，专注于发明和成长。
《未来小子》这故事是取材自WilliamJoyce所绘制的绘本故事童书，原名叫做《ADayWithWilburRobinson》，这本颇富奇想的绘本童书内容其实十分简单，就是一个男孩Lewis跟着他来自未来的朋友Wilbur拜访他的一家人，每位亲戚各有各的特色，让Lewis度过奇妙的一天。这样简单的故事当然不容易直接拍成电影，因此迪士尼电影版加了更多丰富的内容，除了保有原来绘本角色的特色之外，还有更多让人惊喜的故事安排。
