拉里·达利（本·斯蒂勒 饰）的生活中似乎正面临一场危机：他频繁更换工作，居无定所；妻子与他离婚，并且即将嫁给一位证券经纪人。在这一切打击下，为了挽回家庭和争取儿子的抚养权，达利不得不放弃了自己那“宏伟”的梦想，成为纽约自然博物馆的一名夜间警卫。起初，这份工作似乎平淡无奇，但命运却为达利安排了一场奇幻之旅。夜晚降临时，博物馆内的所有展品都神奇地活了起来：暴虐的匈奴王、爱捣蛋的猴子、钻木取火的穴居人以及追捕猎物的霸王龙……它们在馆内四处游走，制造出一片混乱。危急时刻，达利依靠26任美国总统之一特迪·罗斯福的帮助，成功控制了局势。然而好景不长，新的威胁悄然来临：有人试图谋取法老金牌的下落，这不仅会破坏博物馆的奇妙夜晚，还会带来不可预知的风险。为了保护这份奇迹，也为了证明自己，达利决定挺身而出，迎接挑战。在这个过程中，他与这些鲜活的展品之间建立了深厚的联系，并最终找到方法，确保博物馆的奇幻之夜得以延续。
