Wayne Szalinski, un jeune chercheur excentrique qui rate toutes ses espériences, invente de multiples gadgets inutiles et transforme sa maison en un laboratoire expérimental et les membres de sa famille en cobayes. Sa femme n'y tenant plus, part, laissant ses enfants Amy et Nick se débrouiller seuls. Wayne met bientôt au point un rayon laser capable de rétrécir les objets. La nouvelle invention ne fonctionne pas plus que les autres mais un choc malencontreux la déclenche accidentellement et elle réduit à une taille microscopique Amy et Nick ainsi que leurs deux voisins, Ron et Russ Thompson. Les quatre jeunes vont alors vivre une étonnante aventure