Cuando Noah y su hermana pequeña Emma encuentran una extraña caja brillante en la playa, dentro descubren una especie de piedras relucientes y un curioso conejo de peluche al que Emma llama ‘Mimzy’. Más tarde, parece que mientras juegan con Mimzy empiezan a desarrollar una serie de habilidades extraordinarias: Emma adquiere unos inexplicables poderes psíquicos y Noah se convierte en un genio capaz de mover objetos. Las extrañas habilidades no pasan desapercibidas para Larry, el profesor de Noah, que entiende que algo muy extraño está sucediendo. De forma inesperada, descubrirán que Mimzy, el adorable conejo de peluche, es el responsable de todo.