Algernon est une souris de laboratoire dont une intervention expérimentale a décuplé l'intelligence. Ses capacités intellectuelles ne cessent de croître. Enhardis par cette réussite, deux savants tentent alors leur découverte sur l'homme. Charles, un attardé mental voulant à tout prix devenir "intelligent", devient le premier cobaye humain à subir cette intervention. Charles devient à son tour très intelligent et découvre également l'amour auprès d'Alice, son professeur de piano. Mais un jour, les capacités intellectuelles d'Algernon chutent brutalement, annonçant le probable destin de Charles. Quel sera son choix : redevenir lui-même ou rester un rat de laboratoire ?
