影片改编自
丹尼尔·凯斯的同名小说，讲述了查理·高登由于先天弱智而受其父母冷眼，成为两位科学家的实验物体，与实验白老鼠阿尔吉侬共同接受了脑部手术。查理由弱智逐渐成了天才，但他的生活却从云端落入了暗黑深渊中。
查理·戈登是一个智力迟钝的年轻人，他在一家面包店兼职。他所在的特殊学校的老师艾丽斯建议他接受一次手术以提高他的智力。在一次手术前的测试中，查理看到一只名叫阿尔吉侬的
豚鼠类成功地从一个复杂的迷宫中找到出路——这是他一直无法做到的事情。
手术后，查理的智力能力大幅提高。他意识到，直到那时，许多人都因为他的“与众不同”而嘲笑他。治疗查理的施特劳斯医生，邀请他一同参加一个手术会议。施特劳斯的演讲震惊了查理，他对科学家发表了非常尖锐的演讲，并根据一位
俄罗斯研究员进行的类似实验的结果预言，他可能很快就会回到手术前的状态；查理随后在教室里放出一些老鼠，引发了恐慌。
回到家后，施特劳斯医生承认他知道俄罗斯实验的结果；就在这个时候，阿尔吉侬开始感到不适。查理决定利用剩下的时间尝试找到解决问题的办法。他意识到他错在过于依赖自己的理性部分，于是去拜访了他多年前就断绝关系的母亲。