Lewis es un inteligente muchacho de doce años que tiene en su haber una sorprendente lista de ingeniosos inventos. Su último y más ambicioso proyecto es el Escáner de Memoria, una máquina que le ayudará a encontrar a su madre biológica y volver a tener una familia. Pero antes de encontrarla, el malvado Bowler Hat Guy y Doris, su diabólico e inseparable sombrero, le roban su invento.
Pero Lewis no pierde la esperanza y conoce a un misterioso muchacho llamado Wilbur Robinson, que propone a nuestro desconcertado héroe un viaje en el tiempo para pasar un día con la excéntrica familia de Wilbur.
 | Daniel Hansen | Voz de Lewis |
| Jordan Fry | Voz de Lewis |
| Stephen J. Anderson | Voces de El Hombre del Bombín/Tallulah/Abuelo Bud |
| Wesley Singerman | Voz de Wilbur Robinson |
 | Angela Bassett | Voz de Mildred |
| Harland Williams | Voz de Carl |
| Nicole Sullivan | Voz de Franny |
| Matthew Josten | Voz de Michael "Goob" Yagoobian |
| Laurie Metcalf | Voz de Lucille Krunklehorn |
| Adam West | Voz de Tío Art |
| Tom Selleck | Voz de Cornelius Robinson |
| Don Hall | Voces de Tío Gaston/Entrenador |
