Десятилетний Бен Теннисон, его двоюродная сестра-ровесница Гвен и их загадочный дедушка Макс отправляются на школьные каникулы отдыхать в кемпинге на природе. Бен ожидает только скуку от такого времяпрепровождения, но в чаще леса в первую же ночь он случайно находит инопланетный прибор Омнитрикс, похожий на наручные часы, при помощи которого он может превращаться в одного из 10 супергероев космоса с различными уникальными способностями. Со временем количество супергероев в Омнитриксе будет увеличиваться.

Инопланетные часы Омнитрикс вобрали в себя ДНК Бена и он становится, несмотря на столь ранний возраст, защитником планеты Земля, сражаясь с преступниками и инопланетными захватчиками. Для него, сестры и дедушки летние каникулы превращаются в большое приключение.

Но вскоре ему придётся столкнуться с сильным врагом Вилгаксом, который хочет с помощью этого таинственного прибора захватить всю Вселенную. Также Бен встретится с создателем часов — Азимусом, его кузина Гвен приобретёт магические способности, а дедушка Макс — Санитар Космоса в отставке, откроет ему свою строжайшую тайну. Втроём они путешествует по миру и спасают Землю от нашествия различных инопланетных злодеев.

Действие разворачивается через 5 лет после событий мультсериала «Бен 10». Бен Теннисон смог снять с руки Омнитрикс и смог вести жизнь обычного школьника, а Гвен смогла управлять своими магическими силами без произношения заклинаний. Теперь Бену 15 лет. Но в один прекрасный день его дедушка Макс, занимающийся исследованием пришельцев, загадочно исчезает. Бен, снова одевший Омнитрикс, в котором все старые супергерои заменились на совершенно новых, и Гвен отправляются на его поиски. Они обнаруживают, что новая раса инопланетян, которую изучал их дедушка, готовят массовое вторжение, чтобы уничтожать человеческий род.

Бен вместе со своей кузиной вынужден объединиться с бывшим врагом — Кевином, создав команду, чтобы противостоять вторжению пришельцев. Между Беном и Кевином возобновляется дружба, а между Гвен и Кевином возникают романтические отношения.

На протяжении двух сезонов мультсериала Бен, Гвен и Кевин борются с инопланетным вторжением, спасают детей Санитаров Космоса, а в третьем сезоне, справившись с предыдущей инопланетной угрозой, у них появляются новые миссии. В третьем сезоне также возвращаются многие прошлые враги Бена, в том числе и Вилгакс.

Прошло несколько недель после событий финала мультсериала «Бен 10: Инопланетная сила», в котором Вилгакс сдался. Бену Теннисону исполнилось 16 лет. Омнитрикс был разрушен и теперь ему нужно осваивать секреты Ультиматрикса — новая версия Омнитрикса, которая даёт доступ ко всем прошлым формам и способностям, а также позволяет ему развивать более сильные и мощные их версии, так называемые Совершенные Формы (Ультимейт).

В премьерном эпизоде «Слава» поклонник Бена узнаёт его тайну и раскрывает о нём правду всему миру. Он становится любимым супер-героем детей и подростков, но взрослые воспринимают его как возможную угрозу и не доверяют ему. Но Гвен, Кевин, Джули и дедушка Макс поддерживают его, и он продолжает бороться со старыми и новыми врагами, одним из которых является Агреccор, желающий захватить силу пяти пришельцев.

Позже Кевин становиться опять главным антагонистом Бена, после того как поглощает энергию от Ультиматрикса и сходит с ума от своего могущества. Но всё же он, имея человеческое сердце и душу, в конце концов, при помощи Бена и Гвен возвращается в нормальное состояние.