Шестиклассница Алиса узнает, что ее папа, профессор Селезнев, отправляется в космическое путешествие и уговаривает его взять ее с собой, ведь это так интересно, искать уникальные экземпляры животных и доставлять их в московский зоопарк. В составе экспедиции есть также капитан Зеленый, который и занимается техническим обеспечением корабля «Пегас». По совету археолога-инопланетянина они летят на планету Двух Капитанов, однако, смотритель музея Верховцев почему-то пугается гостей и отказывается показать им дневники капитанов.
На планете Блук им достается птица Говорун, умеющая повторять фразы и летать меж звезд, которая рассказывает им, что капитанам Киму и Бурану нужна помощь на третьей планете системы Медуза. В номер отеля, где остановились друзья, приходит подозрительный инопланетянин Весельчак.
По дороге участникам экспедиции приходится залететь на планету Шелезяка, населенную роботами. Капитан Зеленый меняет им смазку, ведь кто-то подсыпал в нее алмазную пыль, отчего они не могли двигаться. Когда они прилетают на третью планеты системы Медуза, то обнаруживают там странные зеркала, растущие, как цветы. Они могут записывать то, что отразили, а потом воспроизводить все в обратном порядке. На «записи» ребята видят Весельчака и Верховцева. Решив переставить корабль, экипаж «Пегаса» проваливается в ловушку, где уже стоит «Белая чайка» — корабль пропавших капитанов, но Алисе удается сбежать.
Девочка просит помощи у капитана Бурана, прилетевшего с настоящим Верховцевым и вместе им удается обезвредить пиратов, которые требовали у Кима формулу абсолютного топлива. Один из корсаров и переодевался смотрителем музея. Его сажают в клетку, второго утаскивает исполинская птица Крок, а путешественники отправляются домой.
