纽约自然博物馆重新开张，小保安赖瑞·戴利（本·斯蒂勒 Ben Stiller 饰）带领泰迪·罗斯福（罗宾·威廉姆斯 Robin Williams 饰）策划了精彩的开幕演出。谁知演出刚刚没多久，泰迪、猴子他们便陷入混乱，所有博物馆的伙伴们大闹会场，赖瑞为此焦头烂额。事后他 发现，复活黄金碑正被绿色的物质腐蚀，而这种情况似乎导致了藏品们的疯狂。赖瑞查找资料，断定黄金碑背后隐藏着不为人知的秘密。为了阻止...
近未来，奥特普能源公司研发出一种利用平行宇宙获取新能源的方法，并盛情邀请飞行员兼物理学家威廉·波特（丹·史蒂文斯 Dan Stevens 饰）协助。因为要照顾身为单亲妈妈的妹妹米娅和患有心理疾病的侄子东尼，威廉婉拒了奥特普的邀请，后抱着强烈的使命感和好奇心，决定投身新计划。不料，就在威廉穿越至另一个宇宙时，系统不稳定导致宇宙即将坍塌。面对机甲和反叛组织的追逐，威廉必须拼尽全力，为了保护心爱的家人和...