Die 11-jährige Matilda Hemminger spielt darin die Hauptrolle Emma, die nach dem Willen der Jugendamtsmitarbeiterin Verena Winkel (Johanna Gehlen) in ein Kinderheim kommen soll. Um dies zu verhindern, helfen Wolle und Pferd dem Mädchen und reisen mithilfe einer Zeitmaschine in die Vergangenheit, wo die drei aufregende Abenteuer erleben.
Schauplatz des 60-minütigen Fernsehfilms ist etwa das Oldenburger Wallmuseum, wo Schauspieler Thorsten Hammann als Anführer einer Wikingerbande einen Gastauftritt hat. In den mittelalterlichen Gassen von Lüneburg treffen die Protagonisten auf Matthias Bundschuh, der einen Dichter des frühen 18. Jahrhunderts spielt. Darüber hinaus mimt Comedian Bülent Ceylan im südlichen Hamburg einen Indianerhäuptling. Ein weiterer prominenter Gaststar ist Kabarettist Dieter Hallervorden, der den Großvater von Emma darstellt.
Der Film „Sesamstraße präsentiert: Die Zeitmaschine“ soll voraussichtlich Ostern 2017 als Sonderprogramm im KiKA ausgestrahlt werden. Die redaktionelle Verantwortung im NDR liegt bei Holger Hermesmeyer und Birgit Ponten. Zudem sind momentan im KiKA montags um 8:00 Uhr neue Folgen der „Sesamstraße“ zu sehen.