Действие пьесы происходит в СССР в 1930 г. Изобретатель Чудаков собирается включить сконструированную им машину времени. Он объясняет своему приятелю Велосипедкину всю важность этого изобретения: можно остановить секунду счастья и наслаждаться месяц, можно «взвихрить растянутые тягучие годы горя». Велосипедкин предлагает с помощью машины времени сокращать скучные доклады и выращивать кур в инкубаторах. Чудаков обижен практицизмом Велосипедкина. Появляется англичанин Понт Кич, интересующийся изобретением Чудакова, в сопровождении переводчицы Мезальянсовой. Чудаков простодушно объясняет ему устройство машины, Понт Кич записывает что-то в блокнот, затем - предлагает изобретателю деньги. Велосипедкин заявляет, что деньги есть, выпроваживает гостя, незаметно вытаскивая у него из кармана блокнот, а недоумевающему Чудакову объясняет, что денег нет, но он их раздобудет во что бы то ни стало. Чудаков включает машину, раздается взрыв. Чудаков выхватывает письмо, написанное «пятьдесят лет тому вперед». В письме сообщается, что завтра к ним прибудет посланец из будущего.
Чудаков и Велосипедкин добиваются приема у Победоносикова — главного начальника по управлению согласованием (главначпупса), стремясь получить деньги на продолжение опыта. Однако секретарь Победоносикова Оптимистенко не пускает их к начальству, предъявляя им готовую резолюцию — отказать. Сам же Победоносиков в это время диктует машинистке речь по случаю открытия новой трамвайной линии; прерванный телефонным звонком, продолжает диктовать фрагмент о «медведице пера» Льве Толстом, прерванный вторично, диктует фразу об «Александре Семеныче Пушкине, непревзойденном авторе как оперы Евгений Онегин, так и пьесы того же названия». К Победоносикову приходит художник Бельведонский, которому он поручил подобрать мебель. Бельведонский, объяснив Победоносикову, что «стили бывают разных Луев», предлагает ему выбрать из трех «Луев». Победоносиков выбирает мебель в стиле Луи XIV, однако советует Бельведонскому «выпрямить ножки, убрать золото и разбросать там и сям советский герб». Затем Бельведонский пишет портрет Победоносикова верхом на лошади.
Победоносиков собирается на отдых, под видом стенографистки прихватив с собой Мезальянсову. Его жена Поля, которую он считает гораздо ниже себя, поднявшегося по «умственной, социальной и квартирной лестнице», хочет ехать с ним, но он ей отказывает.
На площадку перед квартирой Победоносикова Велосипедкин с Чудаковым приносят машину, которая взрывается огнем фейерверка. На ее месте возникает Фосфорическая женщина — делегатка из 2030 г. Она прислана Институтом истории рождения коммунизма, с тем чтобы отобрать лучших представителей этого времени для переброски в коммунистический век. Фосфорическая женщина восхищена увиденным при кратком облете страны; она предлагает всем готовиться к переброске в будущее: оно примет всех, у кого найдется хотя бы одна черта, роднящая его с коллективом коммуны, — радость работать, жажда жертвовать, неутомимость изобретать, выгода отдавать, гордость человечностью. Летящее время сметет и срежет «балласт, отягченный хламом, балласт опустошенных неверием».
Поля рассказывает Фосфорической женщине, что ее муж предпочитает ей других — более образованных и умных. Победоносиков обеспокоен тем, чтобы Поля «не вынесла сор из избы». Фосфорическая женщина разговаривает с машинисткой Ундертон, уволенной Победоносиковым за то, что она красила губы («Кому?» — удивляется Фосфорическая женщина. «Да себе же!» — отвечает Ундертон. «Если б приходящим за справками красили, тогда б могли сказать — посетители обижаются», — недоумевает гостья из будущего). Победоносиков заявляет Фосфорической женщине, что он собирается отправиться в будущее исключительно по просьбе коллектива, и предлагает ей предоставить ему в будущем должность, соответствующую его теперешнему положению. Тут же он замечает, что прочие — гораздо менее достойные люди: Велосипедкин курит, Чудаков пьет, Поля — мещанка. «Зато работают», — возражает Фосфорическая женщина.
Идут последние приготовления к отправке в будущее. Фосфорическая женщина отдает распоряжения. Чудаков и Велосипедкин с помощниками их выполняют. Звучит Марш времени с рефреном «Вперед, время! Время, вперед!»; под его звуки на сцену выходят пассажиры. Победоносиков требует себе нижнее место в купе. Фосфорическая женщина объясняет, что всем придется стоять: машина времени еще не вполне оборудована. Победоносиков возмущен. Появляется рабочий, толкающий вагонетку с вещами Победоносикова и Мезальянсовой. Победоносиков объясняет, что в багаже — циркуляры, литеры, копии, тезисы, выписки и прочие документы, которые ему необходимы в будущем.
Победоносиков начинает торжественную речь, посвященную «изобретению в его аппарате аппарата времени», но Чудаков подкручивает его, и Победоносиков, продолжая жестикулировать, становится неслышным. То же происходит и с Оптимистенко. Наконец Фосфорическая женщина командует: «Раз, два, три!» Раздается бенгальский взрыв, затем — темнота. На сцене — Победоносиков, Оптимистенко, Бельведонский, Мезальянсова, Понт Кич, «скинутые и раскиданные чертовым колесом времени».
Бельведонский Исаак — художник; в списке действующих лиц представлен как «портретист, баталист, натуралист». Фамилия явно напоминает о статуе бога искусств Аполлона Бельведерского. Возможно, прототипом персонажа явился художник И. Бродский (1883—1939), автор художественно-документальных картин на историко-революционную тему. Б. представляет Победоносикову эскизы новой мебели для его кабинета, грубо льстит ему. Затем пишет парадный портрет Победоносикова на коне: Победоносиков позирует, сидя за письменным столом, а коня Б., по его собственным словам, писал с самого себя, «вдохновляясь на бегах».
Ночкин — бухгалтер в учреждении Победоносикова. Притворившись, будто проиграл казенные деньги, он на самом деле передает их жене Победоносикова Поле, чтобы та передала их Чудакову на строительство изобретенной им машины времени. В разговоре с Победоносиковым Н. вначале ссылается на вымышленные свидетельства мемуаристов, которые якобы доказывают, что Маркс также играл в азартные игры. Когда его аргументы действуют, Н. внезапно переходит к открытому бунту и в лицо называет Победоносикова «портфелем набитым» и «канцелярской клипсой». Когда из машины времени появляется Фосфорическая женщина, Н. вновь попадается на глаза Победоносикову; тот возмущен, что Н. «еще на свободе», но, воспользовавшись случаем, требует, чтобы бухгалтер выписал ему подъемные и командировочные за сто лет вперед, поскольку «нельзя так неорганизованно катиться»; на это Н. отвечает: «А ты организованно катись колбасой!!!» — после чего скрывается.
Победоносиков — крупный партийно-государственный функционер, «главный начальник по управлению согласованием, главначпупс». Фамилия пародийно ассоциирует его с правым политическим деятелем К. П. Победоносцевым (1827—1907), который в 1880—1905 был обер-прокурором Святейшего Синода и прославился фразой о необходимости «подморозить Россию». От П. зависит судьба изобретенной молодыми энтузиастами машины времени. Однако в его учреждении все решает секретарь П. — Оптимистенко, который не допускает изобретателей к главначпупсу и передает им его решение: отказать. Находящийся в своем кабинете П. показан в различных видах деятельности: он диктует машинистке Ундертон речь по поводу открытия новой трамвайной линии, незаметно для себя переключаясь на речь о Л. Толстом. В ответ на замечание машинистки П. заявляет, что намерен уволить ее. Затем П. разговаривает с Бельведонским, Ночкиным. После этого Оптимистенко подсылает к П. переводчицу Мезальянсову, которая должна очаровать женолюбивого главначпупса. П. намерен под видом служебной командировки отправиться с Мезальянсовой на курорт.
В III действии комедии возникает ситуация «театра в театре» и образ П. как бы раздваивается: главначпупс в качестве высокопоставленного зрителя оказывается в первом ряду зрительного зала, присутствуя на репетиции пьесы, персонажем которой сам является. Видя на сцене самого себя, П. заявляет режиссеру: «Сгущено все это, в жизни так не бывает… Ну, скажем, этот Победоносиков. Неудобно все-таки… Изображен, судя по всему, ответственный товарищ, и как-то его выставили в таком свете и назвали еще как-то «главначпупс». Не бывает у нас таких, ненатурально, нежизненно, непохоже». По мнению П., театр должен показывать «светлые стороны нашей действительности ». Сымпровизированная режиссером и актерами примитивно-аллегорическая пантомима «Труд и капитал актеров напитал» приводит П. в восхищение. Он лишь советует: «Вы только введите сюда еще самокритику, этаким символистическим образом, теперь это очень своевременно. Поставьте куда-нибудь в сторонку столик, и пусть себе статьи пишет, пока вы своим делом занимаетесь».
Жена П. понимает суть его «командировки» и просит мужа лишь о том, чтобы он отпустил ее. П. наотрез отказывается, поскольку развод скомпрометировал бы его, и говорит: «Тебе, тебе нужно скрывать, скрывать твои бабьи мещанские, упадочные” настроения». Во время их объяснения на лестничной площадке внизу появляются Велосипедкин, Чудаков, Двойкин и Тройкин, несущие построенную ими машину времени домой к Победоносикову. Однако до квартиры донести не успевают: прямо на площадке из машины возникает Фосфорическая женщина. Придя в себя, П. поручает Оптимистенко «справиться , возможная ли это вещь, сообразно ли это с партэтикой и мыслимо ли безбожнику верить в такие сверхъестественные явления». Позже сам П. оказывается в очереди перед дверью своего бывшего кабинета, в котором теперь помещается «Бюро по отбору и переброске в коммунистический век». В разговоре с Фосфорической женщиной П. стремится опорочить изобретателей, а о себе говорит, что у него нет никаких отрицательных качеств. На вопрос же о том, что он конкретно делает, П. объясняет: «Директивы провожу, резолюции подшиваю, связь налаживаю, партвзносы плачу, партмаксимум получаю, подписи ставлю, печать прикладываю… Ну, просто уголок социализма». Отправляясь в будущее, П. берет с собой вагонетку с вещами, а также четырех охотничьих собак. О своих планах он говорит: «Получив штаты, я переведу канцелярию в общемировой масштаб. Расширив штаты, я переведу масштаб в междупланетный». Перед отправлением он произносит «глубокомысленно»-абсурдную речь. Однако после «отправления» в будущее П. вместе с прочими «отрицательными» персонажами (Оптимистенко, Бельведонский, Мезальянсова и т. п.) остается в прежнем времени пространстве. Он теряет авторитет, и те, кто раньше заискивал и льстил, теперь относятся к нему пренебрежительно; так, Мезальянсова говорит: «Ни социализма не смогли устроить, ни женщину! Ах вы, импо…зантная фигурочка, нечего сказать!» В финале комедии П. «выходит из роли» и задает вопрос зрительному залу: «И она, и вы, и автор — что вы этим хотели сказать, — что я и вроде не нужны для коммунизма?»
Фосфорическая женщина — олицетворение «реализованной» метафоры «светлого будущего». Появляется из машины времени, представляясь как «делегатка 2030 года», которая «включена на двадцать четыре часа в сегодняшнее время». Ее цель— «отобрать лучших для переброски в коммунистический век». Героиня воплощает справедливость истории, которая всему дает истинную цену, всем воздает по заслугам. Ф. ж. организует «первый поезд времени», на котором возвращается в будущее вместе с «положительными» персонами комедии.
Чудаков — изобретатель машины времени. Своих друзей, молодых рабочих Велосипедкина и Фоскина, упрекает в бескрылом утилитаризме, с которым они относятся к его идее; однако оказывается, что построить машину мешает вполне утилитарная проблема: нет денег. Их готов дать англичанин Понт Кич, которому наивный Ч. с готовностью разъясняет детали изобретения. Однако Велосипедкин, подозревающий в иностранце шпиона, крадет у него блокнот с записями и заставляет Ч. отказаться от предлагаемых денег. Тем не менее благодаря «растратчику» Ночкину и Поле машина построена; рабочие получают письмо из будущего. Ч. отправляется к Победоносикову, чтобы сообщить, что вскоре состоится «контакт» с будущим, однако не может пробиться через секретаря Оптимистенко. Ч. пытается внушить ему, что грядущее появление посланцев из будущего грозит взрывом и опыт должен быть вынесен «в пространство над городом», но Оптимистенко это не волнует. Тогда Ч. вместе с Велосипедкиным, Двойкиным и Тройкиным решают отнести машину непосредственно в квартиру Победоносикова, чтобы «бомба времени» разорвалась у него. В итоге явление Фосфорической женщины совершается на площадке перед квартирой Победоносикова. В финале Ч. вместе с Велосипедкиным, Фоскиным, Двойкиным, Тройкиным, Полей и другими пассажирами отправляется в будущее.