退役宇航员弗兰克得知NASA即将公布火星高清照,但患有自闭症的孙子伊莱却被学校建议送进特殊机构。弗兰克一怒之下偷了儿子的房车,带着伊莱从弗吉尼亚直奔休斯顿。一路上,不懂社交的伊莱闹出无数麻烦(在加油站跳舞、对着警车数数),而老古董弗兰克则不得不学习如何跟一个用化学式交流的天才对话。当被警察追捕、房车报废时,伊莱用超强计算能力帮爷爷找到了最短路线。最终他们没能进入NASA,却在家后院用自制望远镜看到了火星,那一刻,星星落在了爷孙俩眼里。