Dans les années 1960, aux États-Unis. Grâce à une opération et un traitement administrés par des scientifiques, Charly Gordon, un retardé mental, voit ses capacités intellectuelles grandir, au point de devenir un authentique génie. Mais ses facultés émotionnelles, elles, ne se développent pas aussi vite. Et Algernon, la souris qui a reçu le même traitement avant lui, retombe dans son état premier. Charly saura-t-il utiliser les nouveaux pouvoirs de son esprit pour échapper à un atroce retour à son idiotie première ?...