十岁的罗比与爸爸妈妈和姐姐生活在一起。不过每天中午放学，罗比都要去奶奶家吃午饭，奶奶会给他准备一些好吃的。奶奶上了岁数，腿脚不利落，特别是右脚肿得高高的，要不然下午没课的时候，奶奶肯定带罗比去动物园的。罗比听邻居巴特太太说，她哥哥巴特先生掌握一种返老还童的疗法，建议奶奶一定要去试试。虽然奶奶不相信世界上会有这样神奇的事情，但拗不过小孙子，只得听从罗比的安排。
　　这天罗比打电话叫来出租车，按照地址去探寻巴特先生所在的神秘地方。祖孙俩先是乘车穿过大街小巷，而后进入一条羊肠小道，最后来到一片被灌木丛包围着的草坪，接着上了自动扶梯。扶梯不是向上缓行，而是直冲云霄，眨眼间停在了一个古怪的空中花园的入口处，迎面看到一块写着“巴特先生测试中心”的牌子。
　　罗比和奶奶见到了巴特先生，说明来意后，巴特先生表示欢迎，同时也埋怨他那个愚蠢的妹妹净给他找麻烦。他最近正在测试一种超级时间转换机，功能是把人送到过去或未来的某一时代。至于返老还童嘛，巴特先生边说边拿出一小瓶药水送给了罗比：“这是我祖先传下来的仙药，喝下去你奶奶的脚就不疼了。”
　　告别了巴特先生，罗比和奶奶乘扶梯回到草坪，来到了那条人迹罕至的羊肠小道。车是搭不到的，而步行对于奶奶来说真是件麻烦事。索性，不等到家奶奶就将那瓶药水喝进了肚子里。奇迹发生了：奶奶的衣裙鞋帽越来越宽松，人变得越来越小，最后竟变成了四五岁的小姑娘模样。罗比又惊又喜，还有些害怕。他用一件衣服包裹起奶奶，扛在肩头，踏上了回家的路。走了好长时间，他们总算搭上了一辆回城的汽车。
　　好心的司机名叫布鲁纳，他开着车还不忘同罗比聊天儿：“小家伙，带妹妹去哪里玩了？家长知道吗？”没等罗比回答，“小奶奶”率先开口了：“这位先生是怎么说话呢？我不是他妹妹，而是他奶奶！”布鲁纳先生显然不相信，他微微一笑，“呵呵，这小姑娘倒是很调皮呀，不过我喜欢你！”经过市区一家童装店时，布鲁纳先生把车停下，为“小奶奶”从里到外买了一身崭新的童装。
　　同布鲁纳先生道别后，罗比拉着“小奶奶”往家走。路过一个儿童游乐场时，“小奶奶”非要进去玩一会儿。在这里，罗比遇到了巴斯蒂、托米等好几个同学。他们望着不远处玩得兴致勃勃的“小奶奶”，问罗比领的是谁家的孩子。罗比只好一五一十地把事情的来龙去脉告诉了小伙伴们，并说自己已经后悔让奶奶服用返老还童药了。他担心如果爸爸妈妈见到奶奶后将无法接受，他真希望眼前这个“小奶奶”能够再变回原来的模样。巴斯蒂说巴特先生肯定有解药，一句话提醒了罗比。大家一致商定，今晚送“小奶奶”回家睡觉，明天上午可以由正在休病假的马特尔同学陪着“小奶奶”去幼儿园参观，等到下午放学，他们就可以带上“小奶奶”再次拜访巴特先生了。
　　这天夜里，罗比做了一个噩梦。他梦到巴特先生根本没有解药，只是像吹气球那样试图把“小奶奶”吹大。结果，吹着吹着就吹爆了，罗比被吓醒了，出了一身冷汗。第二天，罗比以及巴斯蒂、托米等几个同学在课堂上魂不守舍。好不容易熬到了放学，他们便带上“小奶奶”直奔巴特太太家。这一次，巴特太太亲自驾驶他哥哥研制的“溶洞列车”将“小奶奶”和孩子们送到巴特先生的测试中心。
　　然而巴特先生确实没有解药，如果要得到解药，得乘坐超级时间转换机回到祖先那里。巴斯蒂和巴特太太成为合适的人选，巴特先生查过羊皮卷家族简史后，便把他们送回1848年。巴特太太一行见到了一位名叫巴特迈耶的老太太，巴特太太恭恭敬敬地上前说明来意并自我介绍说：“我是您的曾曾侄女。”巴特迈耶太太翻遍了厨房柜子，最后找到一小瓶类似蛋黄酒的液体，说“这就是了”。
　　实验室里，巴特先生监控着这一切。在经过紫色灯熄灭，红色灯亮起，黄灯、绿灯闪烁等阶段后，巴特先生果断地操纵仪器将巴斯蒂和巴特太太接回。见到解药来了，“小奶奶”也很高兴，这两天受“大人”管束的生活也令她不爽。“干杯，親爱的人们！”喝完解药后，变形就开始了：童装被“小奶奶”撑破，巴特太太赶紧拿出预先准备好的衣服帮奶奶换上。转眼间一位时髦老太太出现在众人面前，更令人高兴的是，奶奶的脚不肿也不疼了，走起路来看上去显得年轻不少。向巴特先生致谢并道别后，巴特太太驾车载着一行人启程返家。回到家中，奶奶仍沉浸在激动、兴奋的状态中，她吩咐罗比赶紧张罗一场盛大的聚会好好庆祝一下。闻讯而来的爸爸妈妈和姐姐不知道家里到底发生了什么事情。奶奶笑着数落儿子：“你呀，从小到大就是一个缺乏想象力的人。以后让罗比慢慢讲给你们听吧。”