故事承接上一季，未来世界的大坏蛋柠檬博士颠覆时空，破坏各种影响世界历史的关键时刻。为了守护历史保卫来之不易的现代世界。凯奇、闪电猫、艾尔、嘟嘟公主组化身超时空奇兵。为了阻止柠檬博士，特工们齐心协力，凭借勇敢与智慧，开始了一场比以往更艰巨，规模也更大的时空守护战。

奇趣特工队一如既往保护着小镇和平，然而来自未来的少女青青向特工们传达了一件紧急状况。一名未来世界的坏蛋柠檬博士，企图穿越时空捣乱破坏所有关键时刻。为了保护世界，奇趣特工队化身超时空奇兵，回到不同地域不同时代的过去，并和各个时代的伟人名人并肩合作，展开了一场了解过去，守护过去，拯救过去的时空大作战。

为了阻止扰乱各个“关键时刻”达成自己阴谋的柠檬博士。凯奇、闪电猫、艾尔、嘟嘟公主，四名超能小英雄组成的奇趣特工队与青青一同奋战。他们化身超时空奇兵，并与不同时代的伟人名人一起齐心协力，一次又一次的挫败柠檬博士的计划。然而就在这时，一直协助奇趣特工的青青却被未来世界的超级特工以扰乱时空为名通缉。奇趣特工队在解决时空奇点之际，需要同时找出真相，拯救自己的伙伴。一场事关全时空的最终决战，即将打响。