En una familia de héroes, al joven Alan Tracy (Brady Corbet) siempre le han dejado de lado.

Su padre, el millonario ex-astronauta Jeff Tracy (Bill Paxton), y sus cuatro hermanos mayores están siempre muy ocupados salvando el mundo; pero el mayor reto al que se enfrenta Alan es el de superar sus exámenes en el internado en el que cursa sus estudios. Peor aún, ni siquiera puede revelar a sus compañeros de clase que su familia son en realidad unos intrépidos aventureros que trabajan para una organización ultrasecreta llamada International Rescue (Rescate Internacional). Alan sueña con reunirse algún día con su familia en su tarea global de salvar a la Humanidad de los desastres que la acechan; anhela ponerse al volante de uno de los increíbles vehículos que los Tracy utilizan para sus misiones de rescate: los Thunderbirds.

En una visita a Tracy Island -un oasis secreto en el Sur del Pacífico que sirve de cuartel general de International Rescue -, Alan y sus dos amigos, el empollón Fermat (Soren Fulton) y la aventurera Tintin (Vanessa Anne Hudgens), se quedan solos cuando Jeff Tracy y sus hijos mayores parten para cumplir una misión que en realidad se revela una trampa tendida por su archi-enemigo The Hood (Sir Ben Kingsley). El supervillano se hace con el control de Tracy Island y los Thunderbirds, y Alan y sus amigos deben urdir un plan para derrotar a The Hood, rescatar a su familia... y de paso salvar al mundo.