19世纪中叶，一个开始由蒸汽动力来运转工业产品的时代。出生于发明世家的主人公雷，是一名喜欢发明种种匪夷所思的蒸汽机械装置的天才少年。雷的祖父以及父亲也都是极度热衷于研究的发明家，常常为了科学研究和发明探索游走于世界各国。这一年英国召开万国博览会在即，在美国研究发明的祖父洛伊德寄给雷一颗神秘的密封金属球，雷因此而突遭一伙身份不明的人的袭击，他们的目的就是想要抢走那颗金属球。雷只好带着金属球，乘上自己发明的单轮自走车踏上逃亡之路。为寻求真相雷来到美国，从父亲艾迪口中雷得知，金属球原来是密封了一种神奇的超高压力蒸汽的金属容器。这是一项足以改变人类历史的伟大发明，它既能带动人类工业文明的飞速发展，也能制造出足以毁灭全世界的武器。而派人抢夺蒸汽球的，是美国财阀塞蒙，他妄图独占这项发明并用于军事，借此牟取暴利。在祖父和父亲最终因为对科学的理想不同而反目的时候，坚信“爷爷并不是为了战争发明这个金属球的！”的雷，只好独自一人带着蒸汽球再度开始了逃亡。在漫长的孤独中，雷邂逅了美丽的富家千金斯嘉丽。斯嘉丽是被塞蒙抚养长大的小公主，从小娇生惯养，却偏偏爱上了雷，自愿跟随孤独的雷一起冒险。所谓的科学，究竟是人们的希望；还是将会毁灭一切，应该全面禁止的知识。而这项伟大的发明，究竟是可以带给世界幸福的奇迹、还是带来灾难的恶魔的发明。坚信着科学的力量是带给人类幸福的动力，雷最终利用这个蒸汽球升入了太空，摆脱了贪婪的塞蒙的追截，成为名副其实的“蒸汽男孩”，并由此开始了太空历险。