本季度动画故事承接《奇趣特工队超时空奇兵3》的故事发展。奇趣特工队需要阻止行动越发激烈的柠檬博士，保护好关键时刻。所谓的关键时刻，即包含知名伟人、创新发明以及关键历史事件在内，各种足以改变世界历史进程与发展的时刻。这些关键时刻对世界的发展有着极为重大的意义，更是人类勇气、智慧和意志的最高体现。因此，一旦柠檬博士扰乱关键时刻，现代就会因此而产生“时空奇点”。而时空奇点的出现，将会导致各种令人头疼的怪事出现。为此，凯奇、闪电猫、艾尔、嘟嘟公主，四名超能小英雄组成的奇趣特工队与来自未来世界的青青一同奋战。他们驾驶时间飞船，作为超时空救兵，前往一个又一个的关键时刻，与伟人名人们通力合作，一次又一次挫败柠檬博士的计划。然而青青却在这个过程中被来自未来的超级特工捉住了。奇趣特工队费尽心力，总算救出了青青。然而。柠檬博士却趁机进一步对时空展开破坏。为了阻止柠檬博士，奇趣特工队联合一切可联合的帮助，开始了这场保护历史的最后决战。