大卫·尼克斯是一个聪明绝顶但却非常现实的科学家，在他看来生命就是一场对于知识的无尽积累和发展的过程。尼克斯对梦想、远见和乐观主义等概念毫无耐心，他喜欢的是从纯粹的科学中得出的扎扎实实、无可争议的结论。

雅典娜是个聪慧而神秘的小女孩，这世界上简直没有她不会的事情。尽管我们并不知道她来自何处，但她对于明日世界却相当熟悉。她一直相信自己的使命就是要招募那些有志于让世界变得更美好的梦想家。

11岁时的弗兰克是一个对未来充满热情的理想主义少年，善于修理和发明，可以看到农场里的各种日常物件所蕴含着的无尽可能。可惜他的父亲对他的远见并不感兴趣，这也导致弗兰克带着自己发明的“喷气式背包”离开家，去往纽约参加1964年世博会举办的比赛。在那里发生的事彻底改变了少年弗兰克。

凯茜·牛顿是一个对科学充满好奇的年轻人。作为一个在NASA火箭发射台长大的孩子，凯茜从小就梦想成为太空人。可是随着卡纳维拉尔角的关闭以及因此导致的父亲失业，凯茜感觉自己与梦想已经渐行渐远。她下定决心要与那种悲观的未来观点作斗争，去成就伟大的事业。就在此时她得到了一枚神奇的徽章，随后遇见了中年的弗兰克，还一同踏上了寻找之旅。

弗兰克·沃克曾经是一个心怀梦想、积极乐观的科学新星，但现在却孤身一人生活在家族农场中，周围尽是一些出于日益增加的偏执和恐慌情绪而创造出来的奇特发明。可是当一个年轻的陌生人出现在他门前时，弗兰克不得不离开他的安全环境，直面自己的过去，解开明日世界隐藏的秘密，才有可能拯救世界。