Мультсериал рассказывает о приключениях сверходарённого мальчика по имени Джеймс (Джимми) Исаак Нейтрон, живущего в вымышленном городе под названием Ретровилль. Джимми Нейтрон большой изобретатель, но его гениальные изобретения часто создают ему неприятности. Часто показывается момент, в котором Джимми Нейтрон усиленно думает и напрягает свой мозг. Джимми часто это делает, когда все его другие идеи потерпели крах и действие эпизода — в своем апогее, в то время как изображения идей, пересекающих его разум и действие его мозга в полном действии, представлены в этот момент.