该剧主要围绕于愤世嫉俗的疯狂科学家瑞克·桑切斯和他容易受挫折的外孙莫蒂·史密斯在自己的生活和其他异空间穿梭的奇妙冒险。
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木手英一（藤田淑子 音）是一个运动神经超级不发达但头脑极为灵光的日本小学生，他的祖先奇天烈斋曾是江户时代著名的发明家，生前著有《奇天烈大百科》，里面收集了他本人各种各样神奇的发明。英一继承了祖先热衷发明的基因，他偶然找到那本著作，按照书中的说明造出了会说话的机器人可罗（小山茉美 音）。以武士自居的可罗喜欢吃可乐饼或薯饼，个性善良却爱哭鼻子。英一在可罗和小伙伴的帮助下造出各种好玩、实用的道具，给他们带来许多快乐……
藤原拓海由于不败的战绩，必然会受到新的挑战。《头文字D》的第二部着重突出拓海的成长，当然不乏激烈的挑战。最经典的要数赤诚和依吕波山路两位老大的比拼。年轻的拓海在爱情上触了礁，在输给帝王车队的lanEvo 3后，拓海遇到了人生的挫折，对自己和AE86产生了怀疑，AE86真的有足够的实力吗？AE86的重生来自拓海的爸爸文太，他为AE86改装了赛车用引擎。同时，拓海遇到了同样是AE86的强劲对手秋山涉。有意思的是比赛规则是在同一赛道两车来回追赶，直到其中之一能超越对方为止，既要技术又考耐力。胜利让拓海继续接受这辆AE86和重拾信心回到车手的生涯。
