L'aventurier spatial Miles Callisto est toujours prêt à l'action, voyageant à travers l'univers avec sa famille et son meilleur ami, un robo-autruche nommé Merc. La famille comprend maman Phoebe, la capitaine du vaisseau qui donne le bon exemple et encourage sa famille à chaque mission ; papa Leo, un pilote décontracté et inventeur qui n'a pas peur d'essayer de nouvelles choses ; et sa grande sœur Loretta, une brillante codeuse informatique qui veille toujours sur son frère. Ensemble, ils utilisent le travail d'équipe et la résolution de problèmes pour surmonter les obstacles tout en accomplissant des missions à travers l'espace pour l'Autorité de Transit de Tomorrowland. La base des Callisto est une station spatiale flottante appelée la Stellosphère, et le StarJetter est le véhicule qu'ils utilisent pour se rendre sur d'autres planètes et galaxies. Chaque épisode présente un fait lié à l'espace ou à la science qui inspire l'intrigue de Miles from Tomorrowland.