皮博迪先生是一只聪明无比的狗，一次偶然的机会，他收养了被人抛弃的人类小孩舍曼，它教他各种知识。并且通过舍曼发明了时光机，可以带舍曼回到过去看清历史，认识历史，让舍曼有更好的学识。
不久，舍曼开始了自己一个人的冒险——上学，在课上老师讲到了华盛顿的故事，并且提出了两个问题，舍曼回答出老师的问题并且否定了同学佩妮的答案，这让佩妮的心里很是不爽。于是佩妮在午餐时间与舍曼发生了争吵，对于佩妮的侮辱，舍曼在情急之下咬了她。
校长通知了皮博迪来到学校并且告诉了它舍曼和佩妮打架的事情，儿童安全保护局的银汉鱼小姐也赶了过来。她对一条狗收养人类有着很大的意见，可是人类能养狗，只要狗懂得如何养如何关爱那么狗也可以。
这一天，皮博迪亲自下厨做了丰盛的晚餐，舍曼十分疑惑到底是什么大日子。原来是皮博迪邀请了佩妮的父母，要为舍曼的事赔礼道歉，私下来解决舍曼咬人的事情。
在房间里，舍曼由于不小心说漏了嘴，所以佩妮也知道啦时光机的存在。见到时光机的佩妮很兴奋，独自坐着时光机去到了古埃及，皮博迪对此很恼火。皮博迪只好先用迷幻术让佩妮父母睡过去，然后自己和舍曼踏上了共同寻找佩妮的奇妙探险。
皮博迪和舍曼坐着时光机来到了古埃及，这是个野蛮人的时代。经过了各种困难，最后终于救出了佩妮。
皮博迪带领舍曼和佩妮乘坐时光机回到现实的时候，时光机因为多次快速穿越把电量都用尽，所以得找个地方临时停一下，剩下的电量只足够送他们去到文艺复兴时期的意大利。他们见到了正在为蒙娜丽莎画像的达芬奇，达芬奇帮皮博迪为时光机充电，好让时光机可以重新启动。佩妮和舍曼来到阁楼，看见了一个飞机的原型便骑着它飞了一圈，虽然最后毁坏了，但是达芬奇还是很高兴他发明的飞行器真的可以飞行。
皮博迪重新驾驶时光机想要回到现实，途中他责备舍曼不应该不顾生命危险驾驶飞行器并且还毁坏了一件无价的历史文物，并警告佩妮不要把舍曼变成一个“小流氓”，佩妮说出了银汉鱼小姐要带走舍曼的事情。这时，他们的时光机再次遭遇黑洞危机，皮博迪尽力的挽救，他们逃过了黑洞但是来到了特洛伊战争时期，又将开始一次新的探险。
舍曼由于赌气加入了希腊军队，皮博迪劝舍曼回家，但是固执的舍曼却非要参加战争证明自己。在残酷的战争中，舍曼有了皮博迪的保护，他并没有受伤，可是佩妮在木马上，并且快速像悬崖划去，但幸运的是皮博迪父子成功的停住了快马的脚步。
可这时，佩妮的裙子被钉子挂住，由于重心不稳，他们一起坐的木马从悬崖掉了下去。皮博迪用木板把两个孩子弹了上去，但是自己却没有上来。舍曼和佩妮以为皮博迪死了，于是舍曼想出一个办法，就是回到过去，让这个事情不会发生。
舍曼和佩妮回到了过去，就在这时银汉鱼小姐来到家中做调查，发现了同时有两个舍曼，知道了原来回到过去的话就会同时出现了两个他们，而另一个“他”就是他的宇宙替身。令人高兴的是皮博迪并没有死也回到了过去。这时，银汉鱼小姐想要带走舍曼，情急之下皮博迪咬了银汉鱼小姐，就在银汉鱼小姐报警的时候，皮博迪带着舍曼和佩妮再次登上了时光机想要回到恰当的时间线上。
但是由于他们的宇宙替身对撞时在时空连续体撕出一个洞，所以时光机总是穿梭失败，最终掉落到马路中央。
在影片的最后，博迪先生被律师银汉鱼小姐抓住了，她说要对皮博迪进行安乐死，危急关头，舍曼眼含泪水，难过的说：“如果狗是皮博迪先生的话，他总是在我摔倒的时候扶起我，在我犯错的时候原谅我，在我难过的时候安慰我，不论我做错了什么，有多么糟糕，他都爱我……那么，我宁愿做一条狗……”舍曼的话感动了在场的许多人，大家纷纷说自己是一条狗。但是银汉鱼小姐还是不依不饶，最后总统华盛顿给予了皮博迪总统特赦。
人间充满父爱，父爱是伟大的。任何的父亲对自己的孩子都是满怀着爱的。这是我看影片的第一感觉。不管你犯多少次错误，他都会无条件的原谅你，并且一如既往的爱着你。每次皮博迪先生都是命令舍曼干嘛干嘛，其实父亲有时候也应该向孩子学习，很多东西都是互相学习的。爱并不代表着命令，我也希望父母可以体谅孩子，孩子也为父母着想。
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