Meet the Robinsons is gebaseerd op de gelijknamige Disney-animatiefilm en is een actie-avontuur waarin tijdreizen centraal staat. De gamer speelt de rol van Wilbur Robinson en helpt hem bij de jacht op de lafhartige Bolhoedman en zijn kwaadaardige robothoed Doris. Deze jacht gaat door verschillende tijdslijnen in een poging hun slechte plannen te dwarsbomen. Bij die strijd maakt Wilbur gebruik van allerlei technische hulpmiddelen.
Niet alleen moet Wilbur het opnemen tegen zijn vijanden, maar ook moet hij allerlei puzzels oplossen. Bij het oplossen van die puzzels en het volbrengen van de missies komt hij allerlei nieuwe items en upgrades tegen. Ook beschikt Meet the Robinsons over allerlei minigames.