RoyalTenenbaum（吉恩·哈克曼GeneHackman饰）45岁那年夫妻分居，他一个人去住酒店，独自抚养孩子的妻子Etheline（安杰丽卡·休斯顿AnjelicaHuston饰）把所有重心都放在了孩子才能的培养方面。不负众望，他们的三个孩子个个都是天才，她以此写作了一本书——《天才一族》。大儿子Chas（本·斯蒂勒BenStiller饰）12岁时就对生意运筹帷幄，初中就购置不动产，对财务有着超同寻常的理解。二女儿Margot（格温妮斯·帕特洛GwynethPaltrow饰）两岁时被收养，这个话题被父亲叨叨终身以致Matgot有点神经质地耿耿于怀。这个天才剧作家9岁时就赢得了勇士奖。Richie（卢克·威尔逊LukeWilson饰）从三年级起就是冠军网球选手，业余喜爱组乐队和收藏汽车模型以及绘画，17岁转做职业选手的他连续三年获得美国公开赛冠军。时间荏苒，父母分居过去20年，三个天才孩子长大成人，Chas在一次飞机失事失去妻子后从此和2个孩子惶惶度日，Matgot整日把自己锁在浴室不与丈夫交谈更是9年都没有新剧本面世，Richie在大海上准备一年的航行。这一切都被Royal的一个突然消息中止：他患上了癌症只剩下6个礼拜的生命，他想和家人共度最后的时光。这天才一家再度聚首，有趣的事层出不穷。

伊万（艾什顿·库奇AshtonKutcher饰）曾经有一个糟糕的童年，因为他行为闯下了大祸，令他童年充满不堪回忆的往事。而事实上，他确实只是依稀记得一点可怕的情景，这些情景一直纠缠着他的正常生活。伊万接受心理学家建议，把琐碎生活记在记事本里，却偶然发现通过记事本回到过去。这时他才清楚记起，童年时候的自己做了那么多的错事。他幻想着用现在的意识，潜入童年的身体，去弥补种种过失给人们带来的伤害，尤其是希望与当年暗恋的凯西最终走回一起。然而他一次次的跨越时空的更改，只能越来越招致现实世界的不可救药。一切就像蝴蝶效应般，牵一发而动全身。