Royal Tenenbaum（吉恩·哈克曼Gene Hackman饰）在45岁时与妻子Etheline（安杰丽卡·休斯顿Anjelica Huston饰）离婚，他选择住进了一家酒店，而Etheline则全心全意地照顾孩子们的成长。正如人们所期待的那样，他们的三个孩子都是天才，这一切被Etheline写成了一本名为《天才一族》的书。大儿子Chas（本·斯蒂勒Ben Stiller饰）在12岁时就展现出了商业头脑，初中时就开始投资房地产，对财务有着非凡的理解能力。二女儿Margot（格温妮斯·帕特洛Gwyneth Paltrow饰）在两岁时被收养，这个话题一直被父亲反复提及，以至于Margot有些神经质。作为一位天才剧作家，她在9岁时就获得了勇士奖。而Richie（卢克·威尔逊Luke Wilson饰）从三年级开始就是一名网球冠军，他业余喜欢组乐队、收藏汽车模型和绘画，在17岁时转为职业选手，并连续三年获得美国公开赛冠军。时光飞逝，父母离婚已经过去了20年，三个天才孩子已经长大成人。Chas在一次飞机失事中失去了妻子，现在他和两个孩子过着匆忙的生活。Margot整天将自己关在浴室里，与丈夫几乎不交流，甚至9年没有推出新的剧本。而Richie则在大海上筹备了一年的航行。然而，这一切被Royal的一条突如其来的消息打断了：他被诊断出患有癌症，只剩下6个星期的生命。他希望能与家人共度最后的时光。于是，这个天才一家再度聚在一起，各种有趣的事情接连发生。