很多年前，银河系另一端的两颗行星被黑洞所吞噬，两个尚在襁褓中的外星孩子乘坐飞行器来到地球。拥有超能力的他们在截然不同的环境中长大，也造就了各自不同的性格和人生走向。长大后，仪表堂堂、正气凌然的成为了保卫城市和平的城市超人（布莱德·彼特 Brad Pitt 配音），而相貌猥琐、蓝皮大头的则化身破坏人民安康的大坏蛋麦克迈（威尔·法瑞尔 Will Ferrell 配音）。他们终日争斗，战争不断。城市超人博物馆开幕当天，麦克迈成功越狱，并劫持了美丽的女主播罗珊（蒂娜·费 Tina Fey 配音）。在天文台的终极决战中，麦克迈成功击败多年的老对手，完全统治了这座城市。　　好景不长，失去对手的麦克迈很快便觉得寡然无味。偶然间受到罗珊的启发，他决心创造出一个新的正义英雄，恢复当初此消彼长的快乐日子。只是，一切开始朝着不可预测的方向发展……

拉里·达利（本·斯蒂勒 饰）生活似乎不太顺利：经常换工作，居无定所；妻子与他离婚，找了一个证券经纪人，即将再婚，自己在儿子心目中的地位也岌岌可危。　　达利为了挽救自己的生活，也为了争取到儿子的抚养权，他不得不放弃“做大事”的梦想，成为了纽约自然博物馆的夜间警卫。　　达利原本 以为这是一份无聊的工作，谁知道上班的第一天，不可思议的事情就发生了：博物馆里的法老金牌拥有神奇的魔法，当夜晚来临的时候，馆中所有的标本都会活过来，追逐骨头的霸王龙、爱捣乱的猴子、暴虐的匈奴王、钻木取火的穴居人……将一切弄得不可开交。在26任总统特迪·罗斯福的帮助下，达利好不容易控制住了局面，但是，他马上又遇到了新的麻烦：有人想打法老金牌的主意。职责所在，也是为了博物馆夜晚的奇迹，达利不得不挺身而出。