本片根据真实故事改编。
1957年，苏联卫星发射成功，美国民众萌发了危机意识。一个矿井小镇的普通高中生霍默（杰克·吉伦哈尔 Jake Gyllenhaal 饰）此刻却为自己的未来忧虑，他在球队选拔中落选，而体魄强健的哥哥一直更受父亲约翰（克里斯·库珀 Chris Cooper 饰）认可，不甘于平庸的霍默萌生了制作火箭的想法，在老师和朋友们的支持下，霍默全身心投入了研究，老师更带来了他可以通过火箭制作进入大学学习的机会。而另一方面，身为矿井负责人的约翰希望儿子继承矿井，对他的研究加以阻扰，同时警方也为山林失火事件终止了霍默的活动，这个年轻人还能获得自己想要的成功么？

在名为斯沃罗夫的小岛上，生活着一个名叫弗林德·洛克伍德（比尔·哈德 Bill Hader 配音）青年，他从小就想法多多，热衷各种各样的科学发明，比如不用鞋带的鞋子、能够自动行走的电视、飞行汽车、猴子语言翻译器等。想法虽好，但通常都以失败和灾难告终。母亲生前对他的鼓励令弗林德从不灰心，他屡挫屡勇，在科学发明的天地里自得其乐。不过，老爸再也无法忍受儿子无休止的折腾，他要求弗林德在自家的店里帮忙。与此同时，为了解决当地食物匮乏的问题，弗林德偷偷进行着超级食物机的研究。在最新的尝试中，弗林德毁掉了刚刚揭幕的沙丁鱼乐园，不过他的实验也取得成效。众目睽睽之下，天空下起了令人难以置信的汉堡包雨！一切都变得有趣起来……