Casey Newton es una niña genio que sueña con poder viajar al espacio. Su padre, Frank Walker (George Clooney) trabaja en la NASA y eso sólo alimenta la curiosidad y el interés de la niña por la ciencia; sin embargo, las cosas no van bien en las instalaciones en donde trabaja Frank y cuando el gobierno decide cerrarlas, la niña entra en crisis.
Cuando Casey intenta evitar el cierre es detenida y llevada a una celda. Al ser liberada le entregan sus pertenencias junto con un extraño prendedor, el cual cada vez que lo toca ante sus ojos se abre un mundo en el que existe una increíble ciudad futurista. Este hallazgo hará que la pequeña inicie una aventura para tratar de entender de dónde viene el pin y en dónde se encuentra exactamente la fantástica ciudad, sin saber que ella es la única que en verdad puede salvar el futuro de la humanidad.
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