Na hun concert voor wereldvrede in de ruimte gaan Barbie en haar band The Rockers terug naar huis. Tijdens de reis terug naar de aarde komt de space shuttle van de band per ongeluk in een time-warp terecht. Bij de landing op een luchthaven ontmoeten ze Dr. Merrihew en zijn dochter Kim en vernemen al snel dat ze zijn teruggevoerd naar 1959. De band besluit vervolgens samen met Kim op tournee door de stad te gaan. Na een optreden op Cape Canaveral helpt Dr. Merrihew Barbie en de Rockers terug te keren naar hun tijd. Terug in het heden organiseren ze een groot concert in New York City, waar Barbie herenigd wordt met een volwassen Kim en voorgesteld wordt aan haar dochter Megan.