故事承接《奇趣特工队》系列动画第二季。凯奇、闪电猫、艾尔、嘟嘟公主，四名超能小英雄组成的奇趣特工队一如既往掩护着小镇和平。然而一天，来自未来的少女青青突然涌现，并向特工们转达了一件紧急状况。一名未来世界的坏蛋柠檬博士，企图穿越时空扰乱破坏所有症结时刻。为了掩护世界，奇趣特工队义不容辞。他们化身超时空奇兵，乘上时空飞船，一起出发还到不合地区不应时代的曩昔，并和各个时代的伟人名人并肩合作，展开了一场了解曩昔，守护曩昔，拯救曩昔的时空年夜作战。