Despuéx de la campana de fin de año, Benjamín "Ben" Tennyson está listo para irse de campamento con su abuelo, Max Tennyson, y desafortunadamentem su prima Gwendolyn "Gwen" Tennyson. Cuando llegan hasta el sitio de acampar y evitando las rarezas de la cena, Ben se interna en el bosque y se encuentra con un meteoríto que se dirije hacia él con un extraño dispositivo de otro mundo: el Omnitrix. El Omnitrix salta a la muñeca de Ben y ahora él puede transformarse en diez super-héroes extraterrestres. Después de experimentar y resolver algunos problemas con unos robots malvados, Ben, Gwen y el abuelo Max comienzan su extraño viaje de verano.

Después de que Ben salva a un niño y a su madre de un edificio en llamas, Gwen y el abuelo Max se encuentran con malas noticias. Hya un científico loco perdido en Washington D.C. con un aparato que puede darle mutaciones asombrosas y gigantescas a animales comunes. Incluso puede reanimar fósiles de dinosaurios. El Dr. Ánimo encuentra a Ben, Gwen y Max en un supermercado. Después de una batalla sin la ayuda de ningún héroe, persiguen a Ánimo hasta el Museo de Historia Natural. Gwen es capturada por un pájaro mutante, y Ben y el abuelo Max la salvan. Dr. Ánimo es capturado y no puede apoderarse el "premio que merece", un gran premio de ciencia. Ben aprende una importante lección: no siempre se obtiene lo que se pretende.

Mientras acampan y nadan cerca de un lago, Ben se encuentra con un monstruo justo después de jugarle una broma a Gwen. Ben consigue escapar pero ni Gwen ni el abuelo Max le creen. Al día siguiente, van a pescar y conocen al capitán Shaw, quién identifica al monstruo de Ben como el Krakken. En esta aventura, Ben conoce gente que no es de confianza, grandes monstruos y también su nuevo héroe: Acuático.

Mientras están comprando helado en el desierto, unos ladrones intentan saquear un cajero automático. Ben y el Abuelo Max capturan a los villanos. Pero los problemas recién comienzan, porque van a visitar a la Tía Vera a un centro de jubilados por el fin de semana. Algo raro sucede aquí. Ben se da cuenta de que una raza de extraterrestres muy malvados reemplazan a los jubilados y los almacenan para comérselos. Cómo hará Ben para salvarlos a todos -incluso a las tías que pellizcan las mejillas-?

Ben se encontrará enfrentando a su desafío más duro, cuando Vilgax envía a tres cazadores de recompensas extraterrestres: el cangrejo Kraab, el robot asesino Sixsix y el misterioso Hoverboard, para recuperar el Omnitrix. Ben rápidamente descubre que hay más de una forma de derrotar aun enemigo, y que hay cosas que no siempre son lo que parecen.

Después de tener una competencia de muecas con el niño del auto de al lado, Ben se topa con un camión de propano que se ha volcado y está a punto de explotar. Con eso resuelto, Ben y su familia se dirigen a Sparksville, un pueblo que trae un nuevo significado a la frase "trampa para turistas". Después de explorar las atracciones de Sparksville, Ben y Gwen se dirigen a ver la "cosa", la principal atracción del pueblo. Sólo se trata de un gran ovillo y decepcionados, se deciden a jugar una travesura. Ben se transforma en Cuatro Brazos, y lo arroja destrozando el pueblo. Cuando Ben quiere acomodar las cosas se transforma de nuevo y accidentalmente Ben activa al Megawhatt, un pequeño alienígena que tiene mucho sentido del humor. Ahora Ben tiene que detener esta criatura que realmente está destruyendo a Sparksville.

En un hotel, Ben descubre que están demostrando un juego nuevo del luchador de Sumo. Al impedirle la entrada, Ben se transforma en Fantasmagórico y se mete igual. Cuando es descubierto, toda la familia es despedida del hotel. Después de que el abuelo Max reprende a Ben, Ben decide escaparse y recorrer la ciudad opr su cuenta. Así conoce a Kevin, un sociópata que tiene el poder de absorver cualquier forma de energía. Ben traba amistad y le revela los poderes del Omnitrix pero Kevin sólo quiere usarlo para su beneficio personal. Ben aprende que no debe ser egoista y que debe usar sus poderes para el bien común.

Ben, transformado en Cuatro Brazos, desbarata un robo a un camión blindado que es llevado a cabo por una chica mala llamada Joey. Durante la pelea, unos robots de Vilgax lastiman al abuelo. Cuando Cuatro Brazos lleva al abuelo al hospital, Joey es transformada por los robots en un ciborg poderoso llamado Rojo. Vilgax le ordena destruir a Ben y recuperar el Omnitrix. Pero Ben se transforma en Ultra T y consigue derrotarla, no sin antes recibir un mensaje aterrador de Vilgax.

Un mago llamado Hex, cuyos poderes vienen de unos discos místicos es vencido por Ben, con la ayuda de Gwen y el abuelo Max. Ben le regala uno de los discos a Gwen, que está harta de los alardeos de Ben. Pero no es un simple amuleto, le da a Gwen una suerte perfecta en todo lo que quiere hacer y ella se transforma en un superhéroe, La Chica de la Suerte. Pero Hex volverá para recuperar lo que es suyo.

Cuando ven descubre que no tiene la altura para entrar al tobogán de agua de un parque de diversiones, decide cambiarse a uno de sus extraterrestres. Pero Ben pierde la paciencia y golpea el Omnitrix que lo transforma en Materia Gris. Es capturado por un fanático de los aliens que lo quiere canjear por fama y gloria. Ahora Ben, que no puede transformarse de nuevo, debe encontrar una salida a este predicamento después de que es entregado a una tenebrosa organización que quiere disectarlo.

Cuando la alcaldesa Liang intenta rediseñar un área de la ciudad, la demolición de un edificio molesta a un hombre llamado Clancy, que tiene la habilidad de comunicarse con los insectos. Mientras tanto Ben después de detener a unos criminales se mete dentro de un camión de helados para darse un gran atracón, pero se queda encerrado y termina pescando un resfriado. El virus se combina con el ADN estraterrestre causando extraños efectos secundarios. Clancy secuestra a la alcaldesa y amenaza a la ciudad con una explosión de la planta nuclear. Ahora Ben debe salvar a todos mientras intenta controlar los extraños efectos de su resfriado.

Vilgax está completamente recuepardo, y decide ir en persona a recuperar Omnitrix. Ben recibe el mensaje de Vilgax en un sueño. Esto preocupa al abuelo Max que decide ir a toda costa al monte Rushmore. Vilgax captura a Ben que intenta salvar la ciudad y el abuelo lleva a Gwen al interior del monte Rushmore donde Gwen se entera de un viejo secreto de Max, el plomero.