Film animasi petualangan Jimmy Neutron: Boy Genius menghadirkan kisah seru sekaligus kocak tentang bocah jenius yang harus menyelamatkan orang tua dari ancaman alien.

Cerita berpusat pada Jimmy Neutron, anak berusia 10 tahun super pintar yang tinggal di Retroville bersama orang tuanya dan anjing robotnya, Goddard. Bersama dua sahabatnya, Carl dan Sheen, Jimmy kerap menciptakan berbagai penemuan canggih, meski sering berujung masalah. Suatu hari, ia meluncurkan satelit ke luar angkasa untuk mencari kehidupan alien, tanpa menyadari bahwa sinyal itu justru menarik perhatian makhluk asing.

Sementara itu, Jimmy dan teman-temannya nekat kabur ke taman hiburan Retroland. Di saat yang sama, bangsa alien Yolkians datang ke Bumi dan menculik seluruh orang dewasa di Retroville. Awalnya, para anak-anak menikmati kebebasan tanpa orang tua. Namun, kesenangan itu tak berlangsung lama, mereka mulai sadar betapa pentingnya kehadiran orang tua dalam hidup mereka.

Jimmy akhirnya menyadari bahwa semua ini terjadi karena sinyal yang ia kirim. Dengan rasa tanggung jawab, ia mengajak teman-temannya membangun roket dari wahana taman hiburan dan pergi ke luar angkasa untuk menyelamatkan para orang tua.

Petualangan mereka membawa ke planet Yolkus, tempat para orang tua dikendalikan pikiran dan akan dikorbankan untuk makhluk raksasa bernama Poultra. Meski sempat ditangkap dan disalahkan, Jimmy bangkit dengan bantuan Cindy dan teman-temannya. Bersama Goddard, mereka melawan para alien, menggagalkan ritual, dan menyelamatkan semua orang tua.

Dalam pertempuran klimaks, Jimmy menggunakan kecerdasannya untuk mengalahkan pemimpin alien, Raja Goobot, bahkan sampai memperbesar tubuhnya dengan alat ciptaannya. Setelah semua bahaya terlewati, Jimmy kembali ke Bumi dan menyadari bahwa sehebat apa pun dirinya, ia tetap membutuhkan orang tuanya.