Lewis es un niño huérfano de doce años muy inteligente y cuyo sueño desde que tiene memoria es conocer la identidad de su madre biológica. Siempre está inventando todo tipo de artilugios y aparatos para ayudar a las personas, pero ahora está decidido a encontrar a su madre cueste lo que cueste, y quizás, su último invento, un escáner de memoria, le pueda ayudar a lograr su objetivo. Pero justo cuando está a punto de probarlo para comprobar si logra recordar como era su madre, el malvado Bowler Hat Guy, acompañado por su fiel sombrero robótico Doris, le roba el invento. Enfadado y triste con lo que acaba de ocurrir, Lewis sube a la azotea del orfanato donde vive a pensar, y allí conoce a Wilbur Robinson, un extraño y misterioso chico que le propone un increíble plan: viajar al futuro junto a él y conocer al resto de su familia. Después del desconcierto inicial, ambos chicos viajarán al futuro y allí Lewis conocerá a la excéntrica familia de Wilbur y sus alocados amigos, dando comienzo así a una fantástica aventura en la que intentará salvar al mundo del futuro de las garras de Bowler Hat Guy, y descubrirá el sorprendente secreto de la familia Robinson…
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