Il film, realizzato in tecnica mista live e animazione CGI, è basato sulla serie televisiva animata Due fantagenitori, da cui la storia prende spunto.
Nella immaginaria cittadina di Dimmsdale, il ventitreenne e poco promettente Timmy Turner frequenta ancora la quinta elementare. Timmy è un ragazzo come tanti altri ma con un particolare destino: è costretto a non lasciare le scuole elementari per evitare che il compiersi della sua crescita lo porti a separarsi da Cosmo e Wanda, i suoi fantagenitori che lo hanno cresciuto in un mondo fatato. Per non perdere la loro protezione, infatti, Timmy dovrà rimanere bambino per tutta la vita. Ma per Timmy questo non è un problema: perché rinunciare a tutti i privilegi acquisiti?
A mettere in crisi Timmy, però, sarà la comparsa di Tootie, una ragazza di cui si innamorerà presto e che gli causerà non pochi problemi. Il nostro protagonista tenterà in ogni modo di evitare di farsi coinvolgere dai suoi sentimenti, ma quando Tootie verrà rapita da Magnate, Timmy capisce che non può fare a meno di lei e chiede a Cosmo e Wanda di aiutarlo a liberarla. I due fantagenitori, disposti a soddisfare ogni richiesta di Timmy anche a rischio della vita, si mettono in azione. Purtroppo Magnate ha la meglio sui due e li rapisce per poter finalmente beneficiare dei loro poteri magici e perseguire i suoi scopi malvagi.
Timmy, rimasto solo, riuscirà con coraggio a liberare Tootie poi, venendo meno alla regola che lo relegava al ruolo di eterno bambino, bacia la ragazza provocando la fine dell’incantesimo e la conseguente sparizione di Cosmo Wanda. Ora Timmy è cresciuto e forse non potrà più beneficiare dei poteri magici dei suoi fantagenitori, ma la comparsa di un nuovo amico, Jorgen, non renderà il finale tanto scontato…