O esquisitão Pee-Wee (Paul Reubens) é uma criança presa no corpo de um homem, e acaba embarcando na maior aventura da sua vida quando ele parte em busca do seu bem mais precioso: Sua bicicleta. Ela, que fora roubada em plena luz do dia, desapareceu na imensidão dos Estados Unidos, e Pee-Wee vai percorrer o país para tentar achá-la. No meio do caminho ele se depara com pessoas e situações bizarras. Motoqueiros, um caminhão fantasma, um cowboy, uma garçonete sonhodora e seu namorado invejoso. Tudo isso cruza o caminho de Pee-Wee, que no final descobrirá o improvável lugar onde estava sua amada bicicleta.
