希腊哲学家柏拉图曾经在公元前360年两度在他的著作【对话录】提及亚特兰提斯这个文明——“在一个分不清楚昼夜的晚上，亚特兰提斯沉入了深海。” 1914年华盛顿的市立博物馆里，年轻的男主角迈罗是一位语言学家，对于亚特兰提斯的传说深信不已。迈罗希望自己能像祖父一样成为一位伟大的探险家。在得不到博物馆的资金赞助下，突然出现一位祖父生前怪怪的好友愿意提供迈罗资金，让他去探索亚特兰提斯存在的真假。 迈罗领着专家组成最顶尖的探险队，出发前往深海寻找亚特兰提斯城。万万没想到，亚特兰提斯人居然仍然生活在地底的世界里。在亚特兰提斯的国度里，迈罗与探险队见到了亚特兰提斯二万岁高龄的国王以及八千五百岁的姬妲公主，他们对亚特兰提斯文明的未来感到忧虑，公主希望探险队可以帮助她的王国重新找回动力。不料整支探险队伍除了迈罗之外全都心怀不轨，他们全是为了金钱财富而来。
在未来世界，由于痛失爱子，天才科学家天马博士（尼古拉斯·凯奇 Nicolas Cage 配音）创造出了机械人阿童木（弗莱迪·海默 Freddie Highmore 配音），想以此来作为儿子的替身，寻找安慰。虽然，阿童木拥有博士儿子的情感和记忆，而且先进的程序还在不断完善其情绪，并让他富有同情心。可是，博士始终无法接受失子之痛，对阿童木也不能正确对待，并认为他不是人类而将其抛弃。阿童木沦落为无家可归的流浪儿，而且还备受军方的四处通缉，并最终被抓住。军方要求天马博士拿掉阿童木的能源，让它变成军方机器人的能源配备。在最后时刻，天马博士突然醒悟，并协助阿童木逃走。面对军方的围追堵截，阿童木奋起反抗，最终一场惊世大战一触即发。在不断的旅行过程中，阿童木也逐渐成长，他也接受了自己这机械与人类结合的设计，并肩负起全人类生死存亡的重任。
经验值一级的牛头人哀木涕（奶茶配音）怀抱着勇斗一百级恶龙的英雄梦，却时时遭受被抓去“炖土豆”的威胁。他和同样初级的小伙伴傻馒（YOYO配音）、劣人（CBI配音）意外获得了一本名叫《山口山战记》的宝书，拯救世界的重任落在了他的肩上，斗恶龙从梦想变成了现实。虽然跌跌撞撞，哀木涕和小伙伴们还是勇敢踏上了成长之路。
