私生活亂得一團糟的拉里·戴利（本·斯蒂勒飾），自從在不久前好不容易拿到的那份博物館夜間看守工作中發生了一些神奇的事件之后，拉里的整個人生都改變了。不過這個秘密他是一直打算保護下去，不告訴任何人，一是他害怕被人當成精神病關起來；二則是他認為自己的這段奇遇是獨一無二的，并沒有什么必要和其他人分享。在一群史前怪物和歷史名人的幫助下，拉里的工作做得有聲有色，頗受博物館領導的贊賞，不過他要暫時和紐約自然歷史博物館說再見了，因為拉里已經準備安安心心的搞自己的發明公司，對這份管理員職務說拜拜啦！

同時，紐約自然歷史博物館要擴大規模，在改建期間，一些珍貴的歷史藏品就必須得咄?渌?┪镳^進行保管，而大部分藏品都咄?耸访苌?岵┪镳^。要知道，這個博物館可是全球最大的自然歷史博物館，里面有超過上億件藝術藏品和珍貴的標本。拉里得知了這個消息，知道那些閑不住的展品們肯定要把新家鬧得雞犬不寧，于是試圖阻止博物館的這一舉動，但在館長的堅持之下，要咦叩恼蛊罚?€是轟轟烈烈的上路了，而在其中，猴子代克斯將一塊描述古希臘英雄阿伽門農的牌匾也偷偷的拿上了車……

在史密森尼博物館里發生的事果然不出拉里所料，那些歷史名人無一例外的全都坐不住了，而且都開始爭奪那塊阿伽門農的牌匾，因為他們堅信這塊牌匾能帶給他們無窮無盡的力量。拉里只好趕往史密森博物館，讓這些展品們再一次的老實下來……在史密森博物館里，拉里繼續和各個展品周旋，例如拿破侖（阿蘭·夏巴飾）就命令拉里率領他的軍隊去進攻歐洲，而喬治·阿姆斯特朗·卡斯特將軍（比爾·哈德爾飾）似乎還想繼續南北戰爭……面對這些搞不清楚所在年代的歷史名人們，拉里被搞得大為頭疼，無奈之下，他只得求助于博物館里的林肯總統，而這位備受人們尊敬的美國總統，似乎也有他的一點小毛病……面對如此混亂的局面，拉里只能利用博物館里陳放的大量歷史物品，來將計就計，讓這些歷史名人們都找到各自的歸宿，而幫他忙的，則是第一位飛躍太平洋的女飛行員艾米麗亞·埃爾哈特（艾米·亞當斯飾），兩個人一起再一次將博物館鬧得天翻地覆……