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。