初中2年生早濑真理，是个无论做什么事都非常努力的活泼女孩。她总是很珍惜从3年前失踪的世界级科学家父亲永司那里得到的挂坠——浑仪罗盘。某次，真理在好朋友水城和花的哥哥旬的房间，发现了曾在永司的研究室见到的书(《磁石与电的发明发现物语》)。真理被打开的书里溢出的波纹包围，并穿越了时空。
在浑仪罗盘所指示的时间跳跃前方，真理与各种各样的科学家相遇，与和花、旬一起追逐着行踪不明的永司的足迹。在那里，同样追逐着永司去向的实业家御影丞的动向带来了暗影。以现代围绕着永司失踪的故事为纵轴，以过去真理等人与科学家所展开的发明发现相关联的故事为横轴展开。
《时间旅行少女～真理、和花与8名科学家～》(日语：タイムトラベル少女〜マリ・ワカと8人の科学者たち〜)，是以科学史专家板仓圣宣(日语：板倉聖宣)所编纂的书籍《发明发现物语全集～磁石与电气的发明发现物语～》为原案的电视动画作品，2016年7月9日开始在东京电视台等电视台播放。
本作也是声优团体sphere的成员在2011年的《迷糊软网社》跟2012年播出的电视动画《夏色奇迹》后再次全员演出的作品。
《时间旅行少女》凭借其角色的力量和对历史上一些伟大成功者的人文主义视角，将一个不怎么新颖的题材转变成一个愉悦的故事。它让观众更多地了解最杰出的科学家和工程师们创造改变生活的发明时所需面临的各种挑战。他们大多数面对反对者时表现出对自己的发明充满自信和信念，那份坚持最终换来回报，这也是对小孩子一个很好的教育。
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