我想每个人心中都有一个环游世界的梦吧！故事的主人公卡尔，就是这样一个充满探险精神的人。影片是从回忆开始的。年轻英俊的探险家查尔斯 穆兹载着他自己设计的大轮船，和自己心爱的狗狗一起周游世界，发现了并带回了很多新奇的东西。这激发了相当大一部分人的探险之心，他成为了当时众多人心中的偶像，年少的卡尔也是其中的一员。
可爱的卡尔手拿着写有“探险精神”四个字的气球飞奔在街道小路上，心中想着查尔斯探险的经过，欢呼雀跃并模仿着。正当他玩的高兴之时，卡尔听到了一阵与他相似的声音，声音是从路边的小破木屋传来的。他偷偷溜了进去，才发现里面是个与自己有共同偶像的孩子，他正在拿木屋当轮船，假装环游世界，他玩的十分尽兴，像真的置身于奇妙森林一般。正当卡尔要走的时候，这个孩子却发现了卡尔，并拦下了卡尔，并介绍自己的名字。原来她是个女孩，名字为艾丽。艾丽是个假小子，并且十分有活力。在假小子的惊吓之下，卡尔把手中的气球弄丢了。假小子把自己制作的徽章送给了卡尔，并介绍这个小木屋是她的冒险基地，如果想和她一起，那考验卡尔的第一步就是--找回刚刚丢失的气球。因为充满着诱惑力，生性懦弱的卡尔还是答应了。可是吃了不少苦头，他也没拿到。晚上，躺在床上的卡尔发现，气球从窗外飘来，原来是假小子带着找回的气球来见他了。假小子翻进他的房间，拿着自己珍藏的图册，分享自己的小秘密，也可以说是梦想。她告诉了卡尔“仙境瀑布”这个地方，一个十分美丽并且以后要靠氢气球飞去的地方。
很快，两人都长大了，并且结了婚成为夫妻。两人把小破木屋改造了一下成为了他们的婚房，两人和谐幸福地生活。因为身体原因，两人不能要孩子，这使艾丽十分伤心。为了缓解她的痛苦，卡尔决定存钱去实现他们的梦想。却总是因为大大小小的事情存不住钱，就这样，他们渐渐地老了。没等到实现梦想，妻子就离自己而去。孤独伤心的卡尔，成为别人眼中的怪老头。突然，生活中闯进了一个非要帮助卡尔的小胖孩，因为只要再得一枚帮助老人的勋章，他就集齐了所有的徽章，就能成为野外冒险家。为了打发小胖孩，卡尔随便编了一个要小胖孩为自己捉鸟的理由。
因为城市更新，卡尔所住的区域全部要拆迁。可是这里全都是与妻子的回忆，他怎么舍得离去，并且亲眼看到房子被摧毁。不管怎么协商，卡尔都不同意搬走。于是，卡尔就成了一名彻彻底底的钉子户。可拆迁方却不小心把卡尔与妻子共同制作的信箱碰坏了，气急败坏的他拿拐杖敲坏了工人的头。于是卡尔被告上法庭，最终不得不强行去养老院。
当然他也依旧没有妥协，他拿出了自己曾经收藏的氢气球，开始计划自己的冒险旅程。正当养老院的人来接他之时，无数的氢气球从卡尔房子的烟囱冒出来，在巨大的牵引力下，房子连根拔起飞上了天。下面的人都惊呆了，卡尔在激动之时，却发现了门口外面随自己一同飞上来的小胖孩。小胖孩兴高采烈地讲述着从书中学到的探险知识。可老人一心要把小胖孩送回去，确因为恶劣的天气阻止了他，在一番斗争之后，他们躲避开了积雨云，一觉睡醒后的他竟发现，他们到达了那个梦想的地方。
接下里就开始了奇妙惊险的旅程。遇到了自己儿时的偶像，却殊不知偶像早已经变坏，竟然还有会说话的狗，爱吃巧克力的大鸟凯文，一切的一切都听起来是那么不可思议。
承载着对妻子的思念与爱，不顾一切去实现年轻时的梦想，是很宝贵也很难得的吧！
