Royal Tenenbaum（由吉恩·哈克曼饰演）在45岁时选择了与妻子分开，搬到了酒店居住。与此同时，他的妻子Etheline（安杰丽卡·休斯顿饰演）承担起独自抚养孩子的责任，并着力培养他们的天赋。她的努力结出了硕果，三个孩子都表现出非凡的才华，并因此促成了她撰写《天才一族》一书。大儿子Chas（本·斯蒂勒饰演）在仅仅12岁时便展现了惊人的商业天赋，早早涉足房地产行业，对财务问题有着深刻的理解能力。二女儿Margot（格温妮斯·帕特洛饰演）在两岁时被收养，这一事实被父亲多次提及，令Margot始终无法释怀。她是一位卓越的剧作家，9岁时赢得了著名的勇士奖。Richie（卢克·威尔逊饰演）从三年级起便崭露头角成为网球冠军，闲暇时钟爱组乐队、收藏汽车模型和绘画，17岁时成为职业选手，并连续三次赢得了美国公开赛的冠军。岁月流转，父母分开已20年，三个天才的孩子们如今都已成长为成年人。Chas在空难中失去了妻子，之后与他的两个孩子过着惶恐不安的日子；Margot每天将自己锁在浴室内，与丈夫不再交流，这九年来一直没有创作新剧本；而Richie则计划在大海上进行一年的航行。然而，一条由Royal传来的突如其来的消息打破了这一切：他被诊断出患有癌症，只剩下短短六周生命，他希望能与家人共度最后的时光。于是，这个充满天才的家庭再次聚在一起，生活的趣事不断上演。