Mr Peabody adalah anjing yang sangat pandai dan jenius. Dia bahkan dianugrahi hadiah Nobel atas prestasinya. Semua capaian itu membuat Mr Peabody mendapatkan tantangan baru, yaitu mengadopsi seorang anak manusia bernama Sherman dan itu menjadikannya seorang ayah.
Masalah tiba saat Sherman membawa teman sekolahnya Penny Peterson ke sebuah mesin waktu ciptaan Mr Peabody yang disebut 'WABAC'. Sherman dan Penny menjelajahi waktu dan pulang membawa sebuah masalah. Keduanya telah mengubah sejarah dunia.
Pada akhirnya Mr. Peabody, Sherman dan Penny harus kembali ke masa lalu untuk memperbaiki sejarah dan menyelamatkan alam semesta. Berhasilkan mereka?