皮博迪（泰·布利爾 Ty Burrell 配音）是一條與眾不同的小狗，它擁有絕倫無比的高智商，因此注定擁有迥異于同類的“狗生”。它持有哈佛學位，成功開發(fā)了新能源，圓滿解決地緣政治，還創(chuàng)立了屬于自己的公司。皮博迪偶然機緣下收養(yǎng)了和它有著類似經歷的人類小孤兒舍曼（麥克斯·查爾斯 Max Charles 配音），它如同慈父一般悉心教育著他的兒子，并利用自己開發(fā)的時光機帶舍曼回到未來每一個重要時刻，親身經歷書本上枯燥的歷史事件。轉眼舍曼到了上學的年齡，他豐富的歷史知識得到老師表揚，卻也引來高傲的小姑娘佩妮·彼得森（阿芮爾·溫特 Ariel Winter 配音）的嫉妒和欺負。舍曼和佩妮的沖突使皮博迪陷入前所未有的艱難境地，為了保住對舍曼的撫養(yǎng)權，它想盡辦法取悅佩妮的父母和相關機構負責人。
而就在那個晚上，舍曼和佩妮竟偷偷乘上時光機，進行了一次驚心動魄的時空大冒險……
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