丹平、純子、凱達博士、夢夢（壹只鸚鵡），此外還有壹個造型很古典的機器人小機靈（需要上發條）。時間飛船有三艘，分別是獨角仙、蚱猛和甲蟲造型。反方人物：約尼（大姐大）、格魯（瘦高個、酒槽鼻、八子胡）、發沙（矮胖子，絡腮胡）。
木江田博士（中國大陸翻譯為“凱達博士”）是科學家，在動畫片開始時成功研制了壹臺昆蟲形狀的時間機器，就是如片名所稱的“時間飛船”（タイムボカン）。為了證明它性能的安全與穩定，博士決定親自乘坐它進行壹次時間旅行。沒想到，等到時間飛船好不容易回來的時候，裏面卻空無壹人，只有壹只會說話的，自稱“夢夢”的鸚鵡。它的脖子上還戴 著壹塊碩大的寶石，據說這就是這世界上最無價的礦物“W寶石”......
現在，木江田博士的兩個小助手：丹平和淳子，將要和他們制作的小機器人“小機靈”和鸚鵡夢夢壹起出發，乘坐“時間飛船1號”穿越時空去把博士找回來。但是另壹方面，以約尼為首的“三惡”卻正在對“W寶石”虎視眈眈......
正反雙方各自駕駛著時間飛船在地球的各個歷史時期尋找壹種叫W的寶石，每次總要打壹場，每次的模式都是反方將正方打倒並準備釋放高當炸彈，但結果要麽是正方施計，要麽是反方自己的機械故障，要麽是其它偶然的原因，總之最後炸彈都落到自己的頭上。最後雙方在自己所處的時代（很諷刺）找到了W寶石，但結果不知道為什麽原因寶石失去了光澤，變成了壹大堆沒用的石頭。反方與正方展開大決戰（尋寶已經讓這位大姐傾家蕩產），最後結果當然是正方贏。結尾的鏡頭是反方三人背著大包小包的行李走向遠方，夜幕下約尼將滿夜星空全看成是壹顆顆W寶石。