メグ・マリーは大好きだった天文物理学者の父が行方不明になってから、学校に馴染めない日々が続いていた。ある晩、彼女の家に不思議な女性が訪ねてきた。彼女はミセス・ワッツイットと名乗り、メグの父が研究中に五次元に消えたと告げる。弟のチャールズは何故か彼女を知っているようだ。メグは、いても立ってもいられなくなる。翌日、ミセス・ワッツイットが仲間を連れて裏庭に現れたとき、メグは父を探すため、弟そして一緒にいた友達カルヴィンと共に時空を超えた冒険に出ることを決意する…