時間，設定在19世紀中葉，一個開始由蒸汽動力來運轉工業產品的時代。舞臺，則是正在世界上首次舉辦萬國博覽會的英國。出生於發明世家的主人公雷，是一名喜歡發明種種匪夷所思的蒸汽機械裝置的天才少年。雷的祖父以及父親也都是極度熱衷於研究的發明家，常常為了科學研究和發明探索遊走於世界各國。這一年英國召開萬國博覽會在即，在美國研究發明的祖父羅伊德寄給雷一顆神秘的密封金屬球，雷因此而突遭一夥身份不明的人的襲擊，他們的目的就是想要搶走那顆金屬球。雷只好帶著金屬球，乘上自己發明的單輪自走車踏上逃亡之路。
　　
　　為尋求真相雷來到美國，從父親艾迪口中雷得知，金屬球原來是密封了一種神奇的超高壓力蒸汽的金屬容器。這是一項足以改變人類歷史的偉大發明，它既能帶動人類工業文明的飛速發展，也能製造出足以毀滅全世界的武器！而派人搶奪蒸汽球的，是美國財閥塞蒙，他妄圖獨佔這項發明並用於軍事，借此牟取暴利。在祖父和父親最終因為對科學的理想不同而反目的時候，堅信“爺爺並不是為了戰爭發明這個金屬球的！”的雷，只好獨自一人帶著蒸汽球再度開始了逃亡。在漫長的孤獨中，雷邂逅了美麗的富家千金斯嘉麗。斯嘉麗是被塞蒙撫養長大的小公主，從小嬌生慣養，卻偏偏愛上了雷，自願跟隨孤獨的雷一起冒險。
　　
　　所謂的科學，究竟是人們的希望？還是將會毀滅一切，應該全面禁止的知識？而這項偉大的發明，究竟是可以帶給世界幸福的奇跡？還是帶來災難的惡魔的發明？堅信著科學的力量是帶給人類幸福的動力，雷最終利用這個蒸汽球升入了太空，擺脫了貪婪的塞蒙的追截，成為名副其實的“蒸汽男孩”，並由此開始了太空歷險……