Num futuro próximo, o ar respirável é inexistente e dois engenheiros encarregados de proteger a última esperança da humanidade lutam para preservar suas próprias vidas enquanto se dedicam a uma tarefa vital.

Casey Newton (Britt Robertson) é uma adolescente com enorme curiosidade pela ciência. Um dia, ela encontra um pequeno broche que permite que se transporte automaticamente para uma realidade paralela chamada Tomorrowland, repleta de invenções futuristas visando o bem da humanidade. Ela logo busca um meio de chegar ao lugar e, no caminho, conta com a ajuda da misteriosa Athena (Raffey Cassidy) e de Frank Walker (George Clooney), que esteve em Tomorrowland quando garoto mas hoje leva uma vida amargurada.