Οι «Μικροί Αϊνστάιν» παρασύρουν τους τηλεθεατές προσχολικής ηλικίας σε ένα παγκόσμιο ταξίδι, ξεναγώντας τους στη μουσική, τη φύση, τις τέχνες και τους πολιτισμούς. Κάθε επεισόδιο ξεκινά με μια «αποστολή» για την διεκπεραίωση της οποίας, οι ήρωες χρησιμοποιούν τις γνώσεις και το πάθος τους για ομαδική εργασία. Ο Λίο, ο εξάχρονος αρχηγός, μεταφέρει μαζί του παντού ένα μικρό μαγικό ραβδί. Η Άννι, η τετράχρονη αδερφή του, τραγουδά και γράφει τραγούδια. Ο γείτονας των δύο αδερφών, ο Κουίνσι, είναι ένας πεντάχρονος βιρτουόζος στα μουσικά όργανα και η Τζέιν μια εξάχρονη που λατρεύει το χορό και τη γυμναστική.