19世纪中叶，人类步入了蒸汽动力驱动工业产品的时代。天才少年雷出生于发明世家，热衷于发明各种奇思妙想的蒸汽机械装置。他的祖父洛伊德和父亲艾迪也都是醉心研究的发明家，常常为科研与发明探索奔波于世界各国。这一年，英国即将举办万国博览会，在美国搞研究的祖父给雷寄来一颗神秘的密封金属球。雷因此遭到一伙身份不明之人的袭击，他们企图抢走金属球。雷无奈之下，带着金属球，乘坐自己发明的单轮自走车开始逃亡。为探寻真相，雷前往美国，从父亲那里得知，金属球是密封了一种神奇超高压力蒸汽的金属容器。这一发明足以改写人类历史，既能推动人类工业文明飞速发展，也能制造出毁灭世界的武器。派人抢夺蒸汽球的是美国财阀塞蒙，他妄图独占此项发明用于军事以牟取暴利。祖父和父亲因对科学理想的分歧而反目，坚信“爷爷并非为战争发明这个金属球”的雷，只好独自带着蒸汽球再次踏上逃亡之路。在漫长的孤独旅程中，雷邂逅了美丽的富家千金斯嘉丽。斯嘉丽是由塞蒙抚养长大的娇小姐，却爱上了雷，心甘情愿与他一同冒险。科学究竟是人类的希望，还是应被全面禁止、会毁灭一切的知识？这项伟大发明，是能给世界带来幸福的奇迹，还是带来灾难的恶魔发明？雷坚信科学的力量能为人类带来幸福，最终借助蒸汽球升入太空，摆脱了贪婪的塞蒙的追捕，成为名副其实的“蒸汽男孩”，开启了太空历险。