菲尔（BillMurray饰）是个气象播报员，每天除了在摄像机前给观众做风趣幽默的天气预报外，每年的2月2日他还要前往一个名为普苏塔尼的边境小镇，报导当地的土拨鼠日庆典。事实上，菲尔对这一节日相当嗤之以鼻并开始对工作感到厌倦，当他例行公事完成今年的报导后，便急不可待地想重返家园，却因为一场突如其来的暴风雪耽搁了。第2天醒来后，菲尔意外地发现时间仍然停留在前一天土拨鼠日，昨日的一切重新上演。惊讶、不信、刺激、狂喜、烦闷、焦虑、不安、绝望、倦怠等各种情绪轮流侵占菲尔的感官领域，可无论他如何选择度过这一天，他都始终无法再前进一步，开始了他重复的人生。

　　皮博迪（泰·布利尔 Ty Burrell 配音）是一条与众不同的小狗，它拥有绝伦无比的高智商，因此注定拥有迥异于同类的“狗生”。它持有哈佛学位，成功开发了新能源，圆满解决地缘政治，还创立了属于自己的公司。皮博迪偶然机缘下收养了和它有着类似经历的人类小孤儿舍曼（麦克斯·查尔斯 Max Charles 配音），它如同慈父一般悉心教育着他的儿子，并利用自己开发的时光机带舍曼回到未来每一个重要时刻，亲身经历书本上枯燥的历史事件。转眼舍曼到了上学的年龄，他丰富的历史知识得到老师表扬，却也引来高傲的小姑娘佩妮·彼得森（阿芮尔·温特 Ariel Winter 配音）的嫉妒和欺负。舍曼和佩妮的冲突使皮博迪陷入前所未有的艰难境地，为了保住对舍曼的抚养权，它想尽办法取悦佩妮的父母和相关机构负责人。 　　而就在那个晚上，舍曼和佩妮竟偷偷乘上时光机，进行了一次惊心动魄的时空大冒...