在電影版【小查與寇弟的頂級冒險】當中，Cody想趁春假加入實驗專案實習，以利於之後申請大學，沒想到卻和女友Bailey因誤會而吵架，心情整個低落到谷底，加上實習機會也被Zack搞破壞，原本的計畫全部泡湯了，雙胞胎之間也因此吵得不可開交，甚至說出決裂的話。這時有個專門研究雙胞胎的科學計畫找上了他們，他們在沒有選擇的餘地下加入了此一研究，居然發現他們之間首次出現雙胞胎的心電感應，這項新感應讓這對雙胞胎首次能夠彼此感同身受，也因此更了解對方，但沒想到他們也意外發現此一研究背後原來另有陰謀，雙胞胎要如何大顯神通度過危機呢？
在计划与女友贝利·皮克特（黛比·瑞恩饰）度过春假后，科迪·马丁（科尔·斯普罗斯饰）决定离开他上学的大型游轮SS Tipton ，去唐纳德·斯波尔丁博士（黛比·瑞安饰）那里实习。约翰·杜西 (John Ducey ) 则在一家著名的研究公司工作。他这样做是希望获得耶鲁大学的奖学金。当科迪的双胞胎兄弟扎克（迪伦·斯普罗斯）在科迪之前向贝利透露了科迪的计划，贝利对科迪取消了与她的计划并拒绝与他说话感到愤怒。与此同时，扎克向科迪要他的车，当科迪上大学时，他们的父母会把车送给他，但科迪拒绝了。
然而，在扎克为了给一位可爱的科学助理留下深刻印象而将一艘价值数十亿美元的潜艇撞入海堤后，科迪也做了同样的事情试图阻止他，设备丢失了，科迪被踢出了该计划并被解雇。科迪愤怒地与扎克断绝关系，并发誓永远不会原谅他，声称他们可能是双胞胎，但他们绝对不是兄弟。在其他地方，伦敦·蒂普顿（布伦达·宋饰）不小心吃了一颗送给海豚的水果，这让她能够理解它们。
马丁双胞胎后来得知，虽然科迪不再有资格担任斯波尔丁博士的实习生，但这两个男孩都是双子座项目的理想选择，这是罗纳德·奥尔森博士（马修·格拉夫饰）的一个大型项目，研究身体和情感的联系双胞胎。尽管这需要他们深思熟虑，兄弟俩还是同意了，并将自己安置在数百名双胞胎的营地中。奥尔森博士解释说，该项目的目的是在人们之间建立情感纽带，希望终结世界上的邪恶。奥尔森博士表示，通过这样做，他必须在双胞胎之间建立联系。在这个使用与斯波尔丁博士实验相同的水果的项目过程中，扎克和科迪形成了一种联系：首先是身体上的联系，他们可以感觉到对方的感受，然后是同理心，或情感纽带。在此期间，扎克和科迪意识到为什么对方需要他所需要的东西（科迪需要奖学金才能与贝利一起在耶鲁大学，扎克需要汽车来帮助他更快地找到他的“使命”，因为他仍然不知道自己一生要做什么）。在他们拥抱之后，他们无意中听到一段对话，显示奥尔森博士有邪恶的意图。与此同时，贝利发现了科迪的信并阅读了它。她意识到科迪只想获得耶鲁大学的奖学金，于是与伦敦和伍迪（马修·蒂蒙斯饰）一起去找他和扎克。
在研究所，伦敦从一只海豚那里得知扎克和科迪在双子座计划，并向斯波尔丁博士发出警报，后者声称马丁双胞胎可能处于危险之中，而贝利则致电 SS 蒂普顿号的经理莫斯比先生（菲尔·刘易斯）），来到双子座计划现场，他们一起去拯救扎克和科迪。在此期间，兄弟俩试图逃离岛屿和双胞胎军队，而双胞胎军队现在已被精神控制以追捕两人。军队成功了，扎克和科迪被抓获并带回实验室，贝利、伦敦、伍迪和斯波尔丁博士在那里找到了他们。奥尔森博士透露他是斯波尔丁博士的邪恶双胞胎，并解释说他早些时候监视过扎克和科迪。
在互相斥责之后，扎克和科迪开始合并，但合并并不成功，因为双胞胎陷入了争吵并升级为打斗，最终摧毁了双子座计划，并将所有其他双胞胎从罗纳德的控制中解放出来。罗纳德试图重新启动机器，但被科迪阻止，科迪很快制定了一个计划，他和扎克把特殊的水果给了斯波尔丁双胞胎，他们最终通过心灵感应发现彼此想要成为彼此一样，从而相互理解。随后，莫斯比先生与警察一起逮捕了罗纳德。扎克和科迪现在明白他们是一支“非常好的团队”。
之后，科迪和贝利和解并一起参观了地标建筑，扎克开着他的车，科迪最终同意让他拥有。在码头上，扎克将车停在装运区，并在 SS Tipton上见到了他的朋友和兄弟。不幸的是，这辆车被一个装有伦敦夏季服装的运输箱压坏了。当扎克震惊地看着时，电影结束时莫斯比先生说：“好吧，春假结束了。现在如果我能顺利度过暑假就好了。”