皮博迪先生是一隻聰明無比的狗，一次偶然的機會，他收養了被人抛棄的人類小孩舍曼，它教他各種知識。并且通過舍曼發明了時光機，可以帶舍曼回到過去看清曆史，認識曆史，讓舍曼有更好的學識。
不久，舍曼開始了自己一個人的冒險——上學，在課上老師講到了華盛頓的故事，并且提出了兩個問題，舍曼回答出老師的問題并且否定了同學佩妮的答案，這讓佩妮的心裡很是不爽。于是佩妮在午餐時間與舍曼發生了争吵，對于佩妮的侮辱，舍曼在情急之下咬了她。
校長通知了皮博迪來到學校并且告訴了它舍曼和佩妮打架的事情，兒童安全保護局的銀漢魚小姐也趕了過來。她對一條狗收養人類有着很大的意見，可是人類能養狗，隻要狗懂得如何養如何關愛那麼狗也可以。
這一天，皮博迪親自下廚做了豐盛的晚餐，舍曼十分疑惑到底是什麼大日子。原來是皮博迪邀請了佩妮的父母，要為舍曼的事賠禮道歉，私下來解決舍曼咬人的事情。
在房間裡，舍曼由于不小心說漏了嘴，所以佩妮也知道啦時光機的存在。見到時光機的佩妮很興奮，獨自坐着時光機去到了古埃及，皮博迪對此很惱火。皮博迪隻好先用迷幻術讓佩妮父母睡過去，然後自己和舍曼踏上了共同尋找佩妮的奇妙探險。
皮博迪和舍曼坐着時光機來到了古埃及，這是個野蠻人的時代。經過了各種困難，最後終于救出了佩妮。
皮博迪帶領舍曼和佩妮乘坐時光機回到現實的時候，時光機因為多次快速穿越把電量都用盡，所以得找個地方臨時停一下，剩下的電量隻足夠送他們去到文藝複興時期的意大利。他們見到了正在為蒙娜麗莎畫像的達芬奇，達芬奇幫皮博迪為時光機充電，好讓時光機可以重新啟動。佩妮和舍曼來到閣樓，看見了一個飛機的原型便騎着它飛了一圈，雖然最後毀壞了，但是達芬奇還是很高興他發明的飛行器真的可以飛行。
皮博迪重新駕駛時光機想要回到現實，途中他責備舍曼不應該不顧生命危險駕駛飛行器并且還毀壞了一件無價的曆史文物，并警告佩妮不要把舍曼變成一個“小流氓”，佩妮說出了銀漢魚小姐要帶走舍曼的事情。這時，他們的時光機再次遭遇黑洞危機，皮博迪盡力的挽救，他們逃過了黑洞但是來到了特洛伊戰争時期，又将開始一次新的探險。
舍曼由于賭氣加入了希臘軍隊，皮博迪勸舍曼回家，但是固執的舍曼卻非要參加戰争證明自己。在殘酷的戰争中，舍曼有了皮博迪的保護，他并沒有受傷，可是佩妮在木馬上，并且快速像懸崖劃去，但幸運的是皮博迪父子成功的停住了快馬的腳步。
可這時，佩妮的裙子被釘子挂住，由于重心不穩，他們一起坐的木馬從懸崖掉了下去。皮博迪用木闆把兩個孩子彈了上去，但是自己卻沒有上來。舍曼和佩妮以為皮博迪死了，于是舍曼想出一個辦法，就是回到過去，讓這個事情不會發生。
舍曼和佩妮回到了過去，就在這時銀漢魚小姐來到家中做調查，發現了同時有兩個舍曼，知道了原來回到過去的話就會同時出現了兩個他們，而另一個“他”就是他的宇宙替身。令人高興的是皮博迪并沒有死也回到了過去。這時，銀漢魚小姐想要帶走舍曼，情急之下皮博迪咬了銀漢魚小姐，就在銀漢魚小姐報警的時候，皮博迪帶着舍曼和佩妮再次登上了時光機想要回到恰當的時間線上。
但是由于他們的宇宙替身對撞時在時空連續體撕出一個洞，所以時光機總是穿梭失敗，最終掉落到馬路中央。
在影片的最後，博迪先生被律師銀漢魚小姐抓住了，她說要對皮博迪進行安樂死，危急關頭，舍曼眼含淚水，難過的說：“如果狗是皮博迪先生的話，他總是在我摔倒的時候扶起我，在我犯錯的時候原諒我，在我難過的時候安慰我，不論我做錯了什麼，有多麼糟糕，他都愛我……那麼，我甯願做一條狗……”舍曼的話感動了在場的許多人，大家紛紛說自己是一條狗。但是銀漢魚小姐還是不依不饒，最後總統華盛頓給予了皮博迪總統特赦。
人間充滿父愛，父愛是偉大的。任何的父親對自己的孩子都是滿懷着愛的。這是我看影片的第一感覺。不管你犯多少次錯誤，他都會無條件的原諒你，并且一如既往的愛着你。每次皮博迪先生都是命令舍曼幹嘛幹嘛，其實父親有時候也應該向孩子學習，很多東西都是互相學習的。愛并不代表着命令，我也希望父母可以體諒孩子，孩子也為父母着想。
