在遥远的未知星球上，存在着一个神秘的古老文明，他们拥有了一台名为“时光之轮”的奇异机器。这个机器能够穿梭于不同时间和空间，从而改变历史的轨迹。然而，这个伟大的发明却被一群邪恶的人类所发现，他们打算用它来操控世界。
正当所有希望似乎都消失无踪的时候，一位四年级学生小李突然醒来，他手中紧握着一个奇怪的小笔记本。这本笔记本是从未来的世界带过来的，是由一位名叫杰克的小侦探留下的一份遗物。杰克告诉小李，如果他能找到“时光之轮”，就可以阻止那些邪恶的人类改变历史，小李也将成为英雄。
小李立刻开始了他的征程。他首先遇到了来自不同的时代的友人们：有的是罗马帝国的一位勇士，有的是古埃及的一位巫师，还有的是太空探险家。但他们都因为各自的问题无法帮助他。不过，随后，小李意外地得到了一个神奇礼物——一个可以召唤任何过去或未来人物的魔法钥匙。
利用这把钥匙，小李召来了许多大侦探，如福尔摩斯、阿加莎·克里斯蒂等人的灵魂，他们协助小李分析线索，解决谜题。在一次次艰难卓绝的战斗之后，他们终于找到了“时光之轮”。但是，那些想要操控历史的人们并没有放弃他们邪恶计划，而是采取了更加残酷的手段。
就在一切看似无可挽回的时候，小李想出了一个聪明主意。他使用“时光之轮”回到过去，在那个关键瞬间改变了历史，使得那些邪恶人类永远无法触碰到那台宝贵设备。而对于那些帮助过他的朋友们，他则给予了最终的大奖——永恒不朽的地位，让他们能够继续守护着这个宇宙，不断地保护每一个人免受危险影响。
随着故事结束，小 李返回自己的世界，但他知道，无论发生什么，他都会有一群忠诚可靠的心灵伙伴在身边。而这整个过程，也让四年级学生的小心智得到了锻炼，让他明白，只要勇敢和智慧相结合，就没有什么困难是不可战胜的。这就是《时间机器人与未来少年侦探团队合作解难题记事本》的故事，它是一篇关于信念、友情和勇气的小说，是对四年级自己编写神话故事作文的一个美丽诠释。