Mr. Peabody (Ty Burrell) hat in seinem Leben schon vieles erreicht. Er ist nicht nur ein genialer Erfinder und Wissenschaftler, der nicht nur mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, sondern auch ein zweifacher Olympiasieger ist und mit dem klugen Geschäftssinn ausgestattet. Vor allem jedoch ist Mr. Peabody ein Hund. Mit Hilfe einer von ihm erfundenen Zeitreise-Maschine und gemeinsam mit seinem menschlichen Adoptivsohn Sherman (Max Charles), will er in der Zeit zurück reisen, um weltbewegende Momente der Geschichte aus nächster Nähe zu erleben und einigen seiner berühmten Vorbilder zu begegnen. Als der tollpatschige Sherman die Regeln der Zeitreise vernachlässigt, müssen er und sein vierbeiniger Adoptiv-Vater sich beeilen, damit sie die Vergangenheit wieder reparieren und die Zukunft retten können.