Negli Universal Studios di Hollywood si incontrano le famiglie di Ascanio Colonna, giovane discendente di nobile famiglia romana e di Walter Colombo, esercente cinematografico lombardo. Entrati nel padiglione della macchina del tempo, i due capifamiglia si trovano per caso seduti sullo stesso vagoncino che compirà il viaggio a ritroso. Il viaggio ha inizio, ma ad un certo punto la macchina ha un'improvvisa avaria. Il professor Mortimer, che dagli Studios coordina le operazioni, non riesce a mantenere il controllo degli spostamenti, e i due ignari turisti si ritrovano proiettati veramente nelle epoche passate. La prima tappa è nell'età preistorica, dove i viaggiatori si trovano a muoversi tra trogloditi, tirannosauri e altre situazioni strane. Quando incontrano un gruppo di ragazze, pensano di poter avere una bella avventura, ma queste si rivelano carnivore e ben presto le cose volgono al peggio. Provvidenzialmente, il professor Mortimer li fa ripartire, ma la macchina si inceppa nel Rinascimento fiorentino alla corte di Lorenzo il Magnifico. Qui i viaggiatori fanno conoscere al Principe il gioco del calcio, le canzoni, gli scherzi, finché pensano di trarre profitto grazie alla compagnia di alcune cortigiane. Ma, scambiati per inviati del demonio da Savonarola, vengono messi al rogo e salvati in extremis dal professore. Arrivano nella Venezia del Settecento, dove Walter finisce in casa di Giacomo Casanova e, scambiato per il grande amatore, viene raggiunto da numerose ragazze desiderose di stare con lui. Quando arrivano i mariti, si scatena la bagarre e Walter deve scappare. La macchina va avanti e si blocca nel 1943, durante l'occupazione nazista di Roma. Qui Walter ed Ascanio incontrano il padre del professor Mortimer e devono fare in modo che si salvi perché possa avere il figlio che li dovrà salvare. Ancora in avanti si arriva a Capri, anni Sessanta. Qui Ascanio vede se stesso giovane che corteggia quella che diventerà sua moglie e fa in modo di evitare che avvenga il matrimonio. Un nuovo balzo li proietta poi nel 2023, dove Ascanio ha l'idea di sfogliare i vecchi giornali per copiare i risultati del Totocalcio e poter così diventare miliardari. Ma su un giornale leggono anche la notizia della loro morte in California il 14 settembre 1996. All'improvviso tornano nel presente ma sono tristissimi, finché non si rendono conto che era tutto un equivoco nato dal fatto che alcuni malviventi si erano impossessati dei loro passaporti. Intanto anche il prof. Mortimer è tornato indietro nel tempo e invita i due a salvarlo. Ma Ascanio e Walter sbagliano tasto e si ritrovano ancora nella preistoria con un lucertolone che li insegue.
