Twee kinderen ontdekken een doos met speelgoed uit de toekomst en ontwikkelen hierdoor speciale talenten, die zowel beangstigend als fantastisch zijn
Nadat Noah en zijn zusje Emma een mysterieuze kist aan het strand vinden, beginnen er vreemde dingen te gebeuren. De doos bevat magisch speelgoed, waaronder een knuffelkonijn die ze 'Mimzy' noemen. De kinderen ontwikkelen opeens bijzondere gaven: Emma beschikt over onverklaarbare psychische krachten, terwijl Noah het van een slechte leerling tot een wetenschappelijk genie schopt. Larry, de leerkracht van Noah, begrijpt als eerste dat er iets vreemds aan de hand is met hen. Maar het lijkt al te laat, want de kinderen, hun ouders en zelfs hun leraar komen terecht in een vreemde en soms enge wereld.