影片讲述在一1904年的中东沙漠地带，一名美国寡妇（坎迪斯·伯根饰）及她的儿女被阿拉伯大盗头子绑架，导致美国政府紧张不已，罗斯福总统决定派兵将她夺回。最后寡妇以行动感化了大盗头子（辛康纳利饰），免却了一场杀身之祸。
金发碧眼的洋娃娃（Emily Browning 饰）宛如一只时刻会受到惊吓的小鸟，这一天她被送进一家私人会所。该会所由蓝佬（Oscar Isaac 饰）掌控，他四处网罗妙龄女孩，并让葛斯基夫人（Carla Gugino 饰）教授她们舞蹈，旨在取悦那些腰缠万贯的富翁和手眼通天的政要。洋娃娃在此结识了小甜荳（Abbie Cornish 饰）、火箭女（Jena Malone 饰）、布女郎（Vanessa Hudgens 饰）、黑琥珀（Jamie Chung 饰）这4名好友。洋娃娃不愿沦为供人把玩的工具，她与朋友们商量从此逃走。逃亡计划需要4样工具：地图、打火机、刀和钥匙。朋友们负责盗取这些工具，而洋娃娃则用她那迷人且极具魔幻色彩的舞蹈吸引着蓝佬等人的注意力。 只是终究也分不清，这是谁人的魔幻世界……
亚历山大（盖·皮尔斯GuyPearce饰）博士是一位狂热的科学爱好者，他一直想证明时间旅行是可行的，并将全部的精力都投放到了时间机器的研究中。可是一天，未婚妻的意外离世让他悲愤不已，并加紧了时间机器的研制，希望能重返过去，拯救未婚妻的生命。时光机研制成功，亚历山大成功穿越到了过去，亲眼目睹了未婚妻的意外事故。可是无论他回到过去多少次，都没有办法救回未婚妻，未婚妻都会因为各种意外事故身亡。问题，到底出在了什么地方？亚历山大为了解开这个谜，将寻找答案的希望放在了过去。不停的穿越，不停的前往未来寻找答案……直到八十万年后的地球，亚历山大发现，人类已经进化到跟现在完全不一样。而那时的地球上分为了两个派系爱好和平的伊莱人和好战的莫洛人，为了帮助伊莱人摆脱莫洛人的统治，亚历山大不惜毁掉时光机，而他也发现了最终的秘密。
