劇情簡介
木江田博士（中國大陸翻譯為“凱達博士”）是一位科學家，在卡通片開始時他成功研製了一台昆蟲形狀的時間機器，就是標題所說的“時間飛船”（タイムボカン）。為了證明它性能的安全與穩定，博士決定親自乘坐它進行一次時間旅行。沒想到，等到時間飛船好不容易回來的時候，裡面卻空無一人，只有一隻會說話的，自稱“夢夢”的鸚鵡。它的脖子上還戴著一塊碩大的寶石，據說這就是這世界上最無價的礦物“W寶石”......
現在，木江田博士的兩個小助手：丹平和淳子，將要和他們製做的小機器人“小機靈”和夢夢一起出發，乘坐“時間飛船”穿越時空去把博士找回來。但是另一方面，三個反面角色卻正在對“W寶石”虎視耽耽......
正面角色
丹平（たんぺい，Tanpei）（CV：太田淑子(JP)/李放(中國大陸)）
木江田博士的助手，是一個十三歲的熱血少年。他勇敢，熱情，樂觀，對博士忠心耿耿，善於鼓搗各種機械，運動神經也很發達。他身邊的機器人“小機靈”就是他的傑作。在尋找博士的旅途中，他經常主要負責操縱和維護時間飛船，平常總是坐在正駕駛的位置上。雖然他很膽大，但是心卻不一定細，每次都可能惹出一點不大不小的麻煩。
淳子（じゅんこ，Junko）（CV：岡本茉莉(JP)/郝漣潔(中國大陸)）
木江田博士十歲的孫女，也是他的另一個助手。她善良，溫柔，知書達理，歷史知識很豐富，是個人見人愛的“大和撫子”式女孩。她一直喜歡著單平，後者也經常在她因為思念自己的祖父掉眼淚時不斷的安慰鼓勵她，甚至有時也對她表現出喜愛之情。她的名字來源於日本著名歌手櫻田淳子。
小機靈（チョロ坊，Chorobou）（CV：桂玲子(JP)/韓蘭靈(中國大陸)）
單平自己製做的，造型很古典的小機器人助手，雖然有時顯得幼稚，但在關鍵時刻總是會使用機器人特有的方式和平時少有的急中生智來幫助單平和淳子化險為夷。它的動力源是背後的一把大發條鑰匙，但是隨時都有可能在關鍵時刻動力耗盡。它的設備包括可以伸長的四肢和可以發射火焰的鼻子。
木江田博士（Kieta-Hakase）（CV：槐柳二(JP)/方樹橋(中國大陸)）
“時間飛船”的發明者，是個性格稍微有些怪異的老科學家。動畫一開始，他乘座時間飛船來到一個陌生的時空，卻正好遇到了他正在潛心研究的“W寶石”。正在他採集的時候，不想鸚鵡“夢夢”無意中飛進了飛船的船艙，開走了飛船把自己留在了那個未知的時代（後來才知道其實就是現代）。他到了第二十七集時才被單平他們發現，隨後他又在回到現代時另外製造了兩艘時間飛船，和單平他們一起踏上探秘W寶石的征程。
夢夢（ペラ助，Perasuke）（CV：瀧口順平(JP)/陳大千(中國大陸)）
一直似乎來自史前時代的，會說人話的鸚鵡。它到來的時候，脖子上掛著一塊很有可能就是博士在暗中調查的“W寶石”的礦物。它因為懼內，逃離了自己的窩，正巧趕上了乘坐“時間飛船”到來，正在大量採集“W寶石”的木江田博士，不小心飛進了飛船的座艙，啟動了機器從而回到了博士出發的現代。前幾集中，單平他們一直想從它嘴裡套出博士的下落，但它老是含糊其辭（有時用點心引誘它效果可能好一點），還愛開玩笑。到後來重新找到博士之後，它也一直（雖然有點不台情願）待在單平他們身邊和他們一起探索W寶石。
反面角色
《時間飛船》麼妮（マージョ，Marjo）（CV：小原乃梨子(JP)/李蘊慧(中國大陸)）
反派三人組的大姐大，是個典型的自負女反派。她似乎總是以自己的美貌和頭腦自居，經常指示自己的手下去辦任何事情。她同時也是W寶石最瘋狂的追求者，在最後一集因為了解到W寶石的秘密後精神失常，和自己的兩個跟班去流浪。
格魯（グロッキー，Grocky）（CV：八奈見乘兒(JP)/袁子文(中國大陸)）
麼妮的手下之一，一開始在木江田博士的實驗室里隱藏身份幫助他完成時間飛船，後來在重新回到自己的女頭目身邊。他的任務就是幫助她製作和時間飛船性能相等的時間機器與單平他們對抗。
法沙（ワルサー，Walther）（CV：立壁和也(JP)俞文元(中國大陸)）
麼妮的手下之一，似乎比三人組中的另外兩個顯得更為四肢發達、頭腦簡單，而且動不動就會炫耀一把自己的怪力。他主要負責和格魯一起操縱他們製造的飛船，尤其是使用上面的各種武器。他說的話是關西口音，經常在每句話後面加一句“まんねん”。
情節格式
在本卡通片除第一集和最後一集的每一集中，情節基本都是按照以下的格式發展：
正方經常是通過自己的研究或者是各個人物所提的建議，決定乘坐時間飛船前往某一個時代（真實或虛構歷史）或空間（童話故事，傳說或小說之中）尋找博士或者W寶石（第二十七集後）。
正方的計畫經常會被反方偷聽到。反方這時就會製造自己的飛船去追正方。
正方往往先遇到那個時代/空間裡面先找到他們要找的真實/虛構人物，並想辦法套出博士/寶石的下落；他們後來就逐漸遇上反方，後者也採用同樣的方法尋找另一些同樣時代/空間裡的人物（一般都與正方找到的人物為敵）。
正反兩方開始用各自的時間飛船戰鬥。反方總是在試圖用自己飛船上最致命的武器（通常是某種炸彈）來結果正方，但是每次都會搬起石頭砸自己的腳，把自己的飛船炸個粉碎，讓自己狼狽不堪。
登場機械
時間飛船1號
木江田博士在動畫開始研製成功的時間飛船，顏色為藍色，造型酷似獨角仙，也是正方人物使用最頻繁的機器之一。它的主要功能包括：
陸地行進時使用的四隻大輪胎，可讓其達到最大時速200公里/小時。（飛行時可以縮回）
飛行用的一對主翼和噴氣發動機。
背上甲殼可以像真甲蟲一樣張開，可以在飛行時用來保持平衡，或者用來來回扇動，捲起風沙迷惑敵人。
時間飛船3號
時間骷髏
關於W寶石
W寶石（“ダイナモン”，Dynamond）是本動畫中正反兩方關注的焦點。。它的名字是英語的“鑽石（DIAMOND）和“動態的（DYNAMIC）”兩個詞各取一部分組成的。它被形容成是“具有比核子彈還強的威力的無價之寶”，雖然外型和普通鑽石無異（第二十五集中，兩方來到了羅賓漢所在的舍伍德森林，反派三人組利用W寶石的力量在戰鬥中幾乎將整個森林徹底剷平）。
在卡通片中夢夢自己的回憶中觀眾可以發現：它的那個“時代”里這種寶石並不是什麼稀罕物，而且就像普通的石塊一樣遍地都是。但是到了最後一集，兩方都陰錯陽差地降落到了現代的一座遊樂場裡，而且他們驚奇地發現：大片大片的W寶石近在眼前！（其實這個遊樂場就在木江田博士的實驗室和麼妮的老巢之間）
可是好景不長，不久這一大堆寶石就變成了一堆普通的石頭！還是博士根據自己的研究得出了結論：這鐘W寶石其實是來自宇宙的隕石內某種未知礦物的結晶，在地球大氣的作用下逐漸失去了自己原有的光澤和價值。（這點可以從W寶石的顏色看出來：一開始它像鑽石一樣是透明的，不過到最後一集時它們已經變成粉紅色了）
