המסע המוזר במכונת הזמן מספר על נער ודודו אשר, ערכו מסעות נסיוניים על העבר במכונה, אשר בנה הדוד לצורך זה.
תוך מסעותיהם אלו עברו עליהם הרפתקאות שונות ומשונות ופגישות דרמטיות עם יצורים, שפסו מעל פני כדור הארץ לפני מיליונים בשנים
למרבה העניין חלפו גיבורינו בחלל הזמן תקופה אחר תקפוה, ובכך נלמד העבר הרחוק ביותר של כדור הארץ מראשיתו.
בנוסף לסיפור עצמו, לומד הקורא גם בצורה מדעית על היווצרות העולם, החי והצומח והתפתחותם, עד ראשית הציווליזציה..