杰克（阿萨·巴特菲尔德 Asa Butterfield 饰）的爷爷自杰克还小的时候，就会常说床边故事给他听，故事中有许多拥有特殊能力的小孩。爷爷神秘死亡后，留下了关于这个属于另一个时空世界种种谜团的线索，杰克循着这些线索，进入了这个神秘的世界，发现这群奇怪的孩子真实存在，他们住在这里是为了躲避可怕的变异怪兽。随着杰克的到来，危险也同时抵达，杰克需要与这群孩子一起，抵御黑暗力量。

月球最高监狱，穷凶极恶的伯格罗多星人鲍里斯（杰梅奈·克莱门特 Jemaine Clement 饰）越狱逃亡。他在1969年犯下邪恶罪行，最终被年轻的K（乔什·布洛林 Josh Brolin 饰） 砍掉一只手臂，送入监狱。此次他逃脱的目的，就是穿越时空杀死K。与此同时，J （威尔·史密斯 Will Smith 饰）和K（汤米·李·琼斯 Tommy Lee Jones 饰）一如既往处理各种外星人引起的混乱，因对鲍里斯的案件三缄其口，两个好搭档心生隔阂。
崭新的一天，J发现K消失不见，周围更几乎没人知道K这个人。此时的K已在40年前被鲍里斯杀死，他所建立的A网也不复存在。在这危急时刻，伯格罗多星人大举入侵地球。为了保护家园，J必须穿越时空再次改变历史……