Timmy Turner è un bambino di dieci anni che vive nella città di Dimmsdale, in America. Viene costantemente trascurato da tutti, in primis dai genitori che non trovano mai tempo per lui, e vessato dalla perfida e sadica baby sitter Vicky alla quale viene lasciato in assenza dei genitori. A causa della sua infelicità, gli vengono assegnati Cosmo e Wanda, due fantagenitori. Il compito di tali esseri, provenienti da un mondo magico chiamato Fantamondo, è quello di esaudire i desideri del bambino, i quali, tuttavia, non possono andare contro le regole ferree del regolamento. Inoltre l'esistenza dei fantagenitori deve restare segreta, oppure Timmy li perderà per sempre. In ogni episodio si vede Timmy che, alle prese con ogni problema quotidiano e non di un ragazzino, esprimerà un desiderio, il quale si ritorcerà contro di lui o altre persone, pertanto lo annullerà alla fine della puntata ottenendo importanti lezioni di vita. Oltre ad avere a che fare con Vicky, Trixie Tang (una ragazza popolare che piace a Timmy), gli amici e i parenti vari (di cui hanno sempre dei rapporti con altri umani e creature magiche), Timmy, Cosmo e Wanda dovranno spesso vedersela anche con Denzel Crocker, insegnante pazzo del bambino, il quale crede nell'esistenza dei Fantagenitori e prova costantemente a catturarli o rivelarli al mondo.