Casey er en kvik og optimistisk teenagepige med en lidenskabelig interesse for videnskab. Frank er et midaldrende opfindergeni, som er blevet kynisk og desillusioneret efter en skelsættende oplevelse i sin ungdom. Casey og Franks fælles skæbne fører dem på en farlig mission for at finde hemmeligheden bag 'Tomorrowland': en gådefuld og avanceret fremtidsby, der ligger i en alternativ dimension.