A történet középpontjában Casey Newton (Britt Robertson) áll, egy kíváncsi és intelligens fiatal lány, aki hisz abban, hogy a világot nem a félelem, hanem az innováció és a tudomány határozza meg. Egy nap egy titokzatos kitűzőt talál, amely megérintésekor egy másik világba repíti – egy fejlett, utópisztikus városba, amelyet zseniális tudósok és feltalálók építettek.
Casey nyomozni kezd, és találkozik Frank Walkerrel (George Clooney), egy kiábrándult feltalálóval, aki gyerekkorában járt már ebben a rejtélyes helyen, de valamilyen okból száműzték onnan. Casey és Frank, egy rejtélyes android, Athena (Raffey Cassidy) segítségével útnak indulnak, hogy felfedjék Holnapolisz titkát és megakadályozzák a világ pusztulását.
Hamarosan kiderül, hogy David Nix (Hugh Laurie), a város vezetője, a pesszimizmus és a félelem eluralkodása miatt lezárta a kapukat, így az emberiség már nem léphet be. Casey azonban rájön a megoldásra, amely visszaadhatja a világnak a jövőbe vetett hitet.